整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法
【課題】ワークが整列不要でワーク１枚を確実に曲げ加工機へ供給する方法の提供。
【解決手段】ロボット7と姿勢計測手段36と板厚計測手段を有するローディング装置5と掴換え装置29とを備えた曲げ加工システムにおいて、1.積載姿勢計測手段により、ローディング装置の最上部のワークのＹ軸基準辺を表す直線の式とＸ軸基準辺を表す直線の式を求め、Ｙ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと新しい原点Ｏ’を求める。2.傾きαと原点Ｏ’に基づいてロボットハンドの把持姿勢を修正する共に、ロボットハンドの吸着手段を上下動させて２枚目以降のワークを落下させる。3.板厚計測手段により板厚を計測する。4.複数枚が保持されている場合掴み換え装置に一時保持させ、最上層から１枚ずつローディング装置へ返送積載する。5.返送されたワークに対して行程１から行程３を実施する。6.行程３において複数枚保持されていなければそのワークを折曲げ加工機へ供給する。
【解決手段】ロボット7と姿勢計測手段36と板厚計測手段を有するローディング装置5と掴換え装置29とを備えた曲げ加工システムにおいて、1.積載姿勢計測手段により、ローディング装置の最上部のワークのＹ軸基準辺を表す直線の式とＸ軸基準辺を表す直線の式を求め、Ｙ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと新しい原点Ｏ’を求める。2.傾きαと原点Ｏ’に基づいてロボットハンドの把持姿勢を修正する共に、ロボットハンドの吸着手段を上下動させて２枚目以降のワークを落下させる。3.板厚計測手段により板厚を計測する。4.複数枚が保持されている場合掴み換え装置に一時保持させ、最上層から１枚ずつローディング装置へ返送積載する。5.返送されたワークに対して行程１から行程３を実施する。6.行程３において複数枚保持されていなければそのワークを折曲げ加工機へ供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットによって折曲げ加工機へ長方形の被加工材の供給を行わせる場合、例えば、図２９に示すように、ローディング装置２０１に積載された長方形の被加工材Ｗをロボットハンド２０３で吸着保持する際に、積載された長方形の被加工材Ｗの方向がバラバラでバキュームパッド２０５の長方形の被加工材Ｗ端部からの距離Ａ〜Ｄが大きく相違すると、吸着ミスが発生したり、折曲げ加工機におけるバックゲージへの当接位置決め時に曲げ金型と被加工材Ｗの位置がずれることがある。
【０００３】
そのため、ローディング装置２０１には被加工材Ｗをきちん整列して積載する必要があり、そのための作業工数が増加するという問題がある。
【０００４】
また、ロボットハンドが２枚以上の被加工材Ｗを同時に吸着する場合があり、これを防止する手段として、例えば図３０に示す如きマグネットフロータ２０７がある。しかしながら、マグネットフロータ２０７を使用する場合には、積載された長方形の被加工材Ｗの端部が揃っていないと２枚取りを防止できない。また、図３１に示す如くマグネットフロータ２０７における２枚取りを防止するために、エアーブロー装置２０９を併用するが（特許文献１）、やはり被加工材Ｗの端部が揃っていないとエアーブローの効果が出ず２枚取りを防止することができないという問題がある。
【０００５】
また、図３２に示す如く、吸着パッド支持アーム３０１に設けたシリンダ支持枠３０２に進退シリンダ３０３を揺動可能に設け、この進退シリンダ３０３の進退ロッド（ピストンロッド）３０４により係合ピン３０５を軸として揺動させられる中空軸体３０６に設けた吸着パッド３０７で被加工材Ｗの端部を「めくり動作」により２枚取りを防止する方法（特許文献２）もあるが、折曲げ加工機に供給する長方形の被加工材Ｗには、図３３に示す様に４隅に切欠き部３１１を有する形状も多くあり、吸着パッド３０７は切欠き部３１１を避けなければならず、被加工材の形状毎に移動しなくてははならず、「めくり動作」を効率的に使用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３６１５８３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２２４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述の如き問題を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、ローディング装置に長方形の被加工材を整列積載することが不要であり、かつ２枚取りした場合でも、ロボットハンドの吸着手段及び掴み換え装置を利用して被加工材を確実に１枚に分離可能な折曲げ加工機への長方形の被加工材供給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決する手段として請求項１に記載の整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法は、複数の吸着手段を備えたロボットハンドを装着したロボットと、ＣＡＭコンピュータと、積載姿勢計測手段と板厚計測手段とを備えたローディング装置と、被加工材掴み換え装置とを備えた被加工材折曲げ加工システムにおいて、次の行程によることを要旨とするものである。
１．前記積載姿勢計測手段による計測データから、前記ローディング装置に積載された最上部の被加工材のＹ軸基準辺を表す直線の式と、Ｘ軸基準辺を表す直線の式を求め、前記Ｙ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと新しい原点座標Ｏ’（ｘ,ｙ）を計算して求める。
２．行程１で求めたＹ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと、新しい原点座標Ｏ’（ｘ,ｙ）に基づいて、前記ロボットハンドの把持姿勢を修正して被加工材を吸着保持すると共に、前記ロボットハンドの複数の吸着手段を個別に上下動させて吸着された２枚目以降の被加工材を前記ローディング装置へ落下させる。
３．前記板厚計測手段により前記吸着手段が保持している被加工材の板厚を計測する。
４．前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていることを検出した場合、この吸着保持されている複数枚の被加工材を前記掴み換え装置に搬送して被加工材を一時保持させ、この掴み換え装置に一時保持した被加工材の最上層から１枚ずつ順番に吸着保持して前記ローディング装置へ返送積載する。
５．返送積載された被加工材に対して前記行程１から行程３を実施する。
６．前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていないことを検出した場合その被加工材を折曲げ加工機へ供給する。
【０００９】
請求項２に記載の整列されずに積載された被加工材の折曲げ加工機への供給方法は、請求項１に記載の整列されずに積載された被加工材の折曲げ加工機への供給方法において、前記積載姿勢計測手段はレーザスリット光を用いた光切断法により前記被加工材の輪郭をキャプチャし、前記レーザスリット光で前記被加工材スキャンすることにより前記被加工材のＸ軸方向とＹ軸方向の端面位置を検出することを要旨とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法は、請求項１に記載の被加工材の折曲げ加工機への供給方法において、前記積載姿勢計測手段はレーザ変位計を備えた一対の測定ヘッドをＸ、Ｙ及びＺの３軸方向に移動位置決め自在に設け、前記レーザ変位計により前記被加工材上面の高さの変位を検出することにより、前記被加工材のＸ軸方向とＹ軸方向の端面位置を検出することを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の折曲げ加工機への被加工材供給方法によれば、ローディング装置に積載された被加工材をロボットハンドで吸着保持する際に、被加工材が整列積載されていなくても、ローディング装置の最上部の被加工材の位置決め基準位置に対する積載位置の変位を計測して、ロボットハンドの把持姿勢を修正して吸着保持するので、ロボットハンドによるの吸着ミスを防止し、かつ折曲げ加工時における曲げ位置のずれを防止することができる。
【００１２】
また、ロボットハンドが２枚以上の被加工材を同時に吸着した場合には、ロボットハンドの吸着手段と掴み換え装置を利用して被加工材を確実に１枚に分離してから折曲げ加工機へ供給することができる。
【００１３】
また、ローディング装置に被加工材が整列積載されていなくても構わないので整列積載のための作業工数が減少するので折曲げ加工の加工コストが低下する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本願発明に係る折曲げ加工機への被加工材供給方法における被加工材曲げ加工システムの説明図。
【図２】ローディング装置の説明図（全体斜視図）。
【図３】図２における３次元レーザセンサ部の拡大図（正面側）。
【図４】図２における３次元レーザセンサ部の拡大図（裏面側）。
【図５】ローディング装置の計測範囲の説明図（全体斜視図）。
【図６】るローディング装置の計測範囲の説明図（平面図）。
【図７】ローディング装置の計測範囲の説明図（後側面図）。
【図８】ローディング装置の計測範囲の説明図（図６の左側面図）
【図９】３次元レーザセンサの測定原理の説明図。
【図１０】３次元レーザセンサの測定動作状況を説明する図。
【図１１】３次元レーザセンサによる測定結果の解析図。
【図１２】ロボットハンドの吸着手段の概要の説明図で、（a）は上面図（b）は側面図を示す。
【図１３】ロボットハンドの吸着手段の波打ち動作の説明図。
【図１４】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図。
【図１５】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順１）。
【図１６】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順２）。
【図１７】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順３）。
【図１８】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順４）。
【図１９】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順５）。
【図２０】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順６）。
【図２１】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順７）。
【図２２】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順７−２）。
【図２３】ローディング装置の別の実施形態の説明図。
【図２４】図２３のローディング装置における位置計測手段の説明図。
【図２５】図２３のローディング装置に載置された被加工材の載置位置の計測ポイントの説明図。
【図２６】図２３のローディング装置における位置計測手段の計測状況の説明図。
【図２７】図２３のローディング装置における位置計測手段の計測状況の説明図。
【図２８】図２３のローディング装置における位置計測手段による計測ポイントの位置計算の説明図。
【図２９】ローディング装置に積載された端部が不揃の被加工材をロボットハンドで吸着保持する際の状況を説明する図。
【図３０】端部が不揃の被加工材をマグネットフロータで分離させた状態。
【図３１】マグネットフロータにエアーブロー装置を併用したときの分離状態の説明図。
【図３２】吸着パッドで被加工材Ｗの端部をめくって２枚取りを防止する例の説明図。
【図３３】４隅に切欠き部を有する被加工材の例。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。図１は本発明に係る折曲げ加工機への長方形の被加工材供給方法の使用に適した折曲げ加工システム１の一例である。
【００１６】
上記折曲げ加工システム１において、折曲げ加工機である例えばプレスブレーキ３の前方には、これから折曲げ加工を行う長方形の被加工材Ｗが積載されたローディング装置５が配置してあり、このローディング装置５と前記プレスブレーキ３との間にはロボット７が配置してある。
【００１７】
上述のロボット７は、人間に代わって前記ローディング装置５に積載された前記被加工材の最上層の１枚を取って、前記プレスブレーキ３に装着されている曲げ金型（図示省略）の間に供給して折曲げ加工の作業を行うことが可能な構成を備えたものであり、この折曲げ加工システム１では多関節形の産業用ロボットを用いた例が示してある。
【００１８】
前記ロボット７は、前記プレスブレーキ３の前方の床上にＸ軸方向（曲げ金型の長手方向）に延伸して敷設した基台９上を移動位置決め自在に設けてある。
【００１９】
より詳細には、前記基台９に設けた一対のＸ軸ガイドレール１１に前記ロボット７の基部のＸ軸キャリッジベース１３が移動自在に係合しており、このＸ軸キャリッジベース１３には前記基台９に設けたラック１５に噛合するピニオン（図示省略）を駆動するＸ軸モータ１７が設けてあり、このＸ軸モータ１７を駆動することにより、前記ロボット７は前記基台９上をＸ軸方向に移動位置決め自在に設けてある。
【００２０】
また、前記Ｘ軸キャリッジベース１３上にＺ軸方向に立設した主軸１９を有し、この主軸１９はＺ軸を中心に約３６０度の範囲に回転位置決め自在である。そして、この主軸１９には垂直面内において揺動可能な第１アーム２１が設けてあり、第１アーム２１の先端には第２アーム２３が垂直面内において上下動可能に設けられ、この第２アーム２３の先端にエンドエフェクターとして後述する複数の真空吸着パッドの如き吸着手段２５を備えたロボットハンド２７がこの第２アーム２３の軸心に対して旋回可能に装着してある。
【００２１】
図１に示すように、前記基台９の左側には前記ロボットハンド２７に保持された被加工材Ｗを受領して一時的に保持する掴み換え装置２９が設けてある。また、前記プレスブレーキ３の右側には加工済みの製品ＰＤを載置しておく製品置き場３１が設けてある。また、前記プレスブレーキ３の左側には前記ロボット７を制御するロボット制御装置３３が配置してある。
【００２２】
前記ローディング装置５には、長方形の被加工材の積載姿勢を計測する積載姿勢計測手段３６が設けてある。この積載姿勢計測手段３６にはロボットハンド２７が保持した被加工材Ｗを挟持してその板厚をポテンショメータで計測する板厚計測手段３７が設けてある（図２参照）。
【００２３】
また、前記折曲げ加工システム１には、前記ロボット制御装置３３の上位に位置するＣＡＭ用のコンピュータ３８が設けてあり、このＣＡＭ用のコンピュータ３８において曲げ製品の図形データ、折曲げ加工関係データ、ロボット動作関係のデータ並びに後述する別の形態の積載姿勢計測手段３５における長方形の被加工材Ｗの積載姿勢の計測ポイントに関するデータ等を作成するものである。
【００２４】
前記積載姿勢計測手段３６は、Ｘ軸方向に延伸した基台４０ａとＹ軸方向に延伸した基台４０ｂを一体的に接合したＬ字型の基台４０を有し、この基台４０の両端部には一対の支柱４２が立設してある。また、支柱４２上部にはガイド付きのロッドレスシリンダ５４のガイド部５４ａがＸ軸方向にかつ水平に設けてある。そしてロッドレスシリンダ５４に備わるスライダ（図示省略）にブラケット５６を介して３次元レーザセンサ５８が保持してある。
【００２５】
前記積載姿勢計測手段３６の基台４０におけるＸ軸方向に延伸した基台４０ａには、長方形の被加工材ＷのＹ軸基準辺７５に当接係合して被加工材ＷのＹ軸４７方向の位置決めを行うための複数のＹ軸基準部材６０が立設してある。同様に基台４０ｂには被加工材ＷのＸ軸基準辺７７に当接係合してＸ軸４５方向の位置決めを行うＸ軸基準部材６２が立設してある。
【００２６】
図３、図４を参照するに、前記ブラケット５６には、前記３次元レーザセンサ５８のＸ軸方向の移動距離を検出するロータリエンコーダ６４が取り付けてある。このロータリエンコーダ６４の入力軸には前記ロッドレスシリンダ５４に設けたラック６６に噛合するピニオン６８が設けてある。したがって、前記３次元レーザセンサ５８のＸ軸方向の移動位置をロータリエンコーダ６４により検出することができる。
【００２７】
図５〜図８に示すように、積載姿勢計測手段３６における３次元レーザセンサ５８の計測範囲７０は、Ｘ軸方向は約1000ｍｍ、Ｙ軸方向の幅ｗは約400ｍｍ、被加工材Ｗの積載高Ｈさは約200ｍｍである。しかしながら、この計測範囲７０は一例であってこの範囲に限定されるものではない。
【００２８】
なお、前記３次元レーザセンサ５８による物体の３次元形状の測定原理は、図９に示す如く、レーザスリット光７２を用いた公知の光切断法（例えば、特開２００−１９３４２８号公報）により測定対象物ＯＰの輪郭７４をキャプチャし、この測定対象物ＯＰを例えばＸ軸方向にスキャンすることにより３次元イメージを内蔵のカメラにより画像データとして取得するものである。すなわち、測定対象物ＯＰの輪郭像７４をＹ軸方向の高さの値として計測することができる。
【００２９】
図１０、図１１参照しながら、３次元レーザセンサ５８による長方形の被加工材Ｗの積載姿勢計測の仕方を説明する。
【００３０】
前記ローディング装置５に複数枚の長方形の被加工材Ｗが整列されずに積載されている場合、例えば、最上層の被加工材ＷがＸ軸に対して図１０の如く傾斜していた場合、３次元レーザセンサ５８から最上層の被加工材Ｗ上面に投射されるレーザスリット光７２を積載姿勢計測手段３６の原点Ｏ（０,０）からＸ軸方向にスキャンする。
【００３１】
スキャンによりレーザスリット光７２がＸ＝Ｃに位置したときに、３次元レーザセンサ５８により被加工材Ｗの端部、この例の場合では、Ｙ軸基準辺７５とレーザスリット光７２が交差するＰ１点の座標（ｘ１,ｙ１）が、３次元レーザセンサ５８に内蔵する画像解析ソフトにより検出される。同様にして、Ｐ２点〜Ｐ７点のそれぞれの座標（ｘ２,ｙ２）〜（ｘ７,ｙ７）が検出される。なお、スキャンのピッチは適宜に設定することができる。
【００３２】
次いで、上述のスキャンにより検出したＰ１点〜Ｐ５点における座標（ｘ１,ｙ１）〜（ｘ５,ｙ５）データを基にして、統計的手法である最小自乗法によりＹ軸基準辺７５を表す回帰直線Ｌ１の方程式、Ｙ＝ａ＋ｂＸ・・（１）を求める。なお、回帰直線Ｌ１の勾配αは、α＝ｔａｎ−１ｂである。また係数ａ、ｂは回帰係数として求められるものである。
【００３３】
同様にして、Ｐ６点、Ｐ７点における座標（ｘ６,ｙ６）、（ｘ７,ｙ７）のデータを基にして、Ｘ軸基準辺７７を表す回帰直線Ｌ２の方程式は、Ｙ＝ｃ＋ｄＸ・・・（２）として求めることができる。この直線Ｌ２と前記直線Ｌ１から交点Ｏ’の座標（ｘ,ｙ）を計算して求めることができる（図１１参照）。なお、係数ｃ、ｄは回帰係数として求められるものである。
【００３４】
図１２（ａ、ｂ）を参照するに、前記ロボットハンド２７は、長方形の枠組部材７９に下端部にバキュームパッド２５を取り付けた空圧シリンダ８１が複数個（図１２の例では８１ａ〜８１ｆが２列、８１ｇ、８１ｈが１列の計１４個）が設けてあり、この複数の空圧シリンダ８１は前記ロボット制御装置３３により個別に上下動させることが可能に設けてある。
【００３５】
図１３は、前記ロボットハンド２７の空圧シリンダ８１を個別に波打ち作動させている状態を説明した図であり、図１３ａの状態では被加工材Ｗを水平に吸着保持した状態である。図１３ｂ、図１３ｃは空圧シリンダ８１ａ〜８１ｆ及び８１ｇ、８１ｈを波が打つように作動させた状態である。この様に波打ち動作を空圧シリンダで行わせることにより、２枚取りされた被加工材Ｗの下側の板材を分離落下させるのである。
【００３６】
再度、図１を参照するに、前記掴み換え装置２９は、被加工材Ｗの裏面側を公知の真空吸着パッドにより吸着して水平保持する一対の水平保持アーム３０ａ、３０ｂと、この水平保持アーム３０ａ、３０ｂに水平保持された被加工材Ｗの上面側を公知の真空吸着パッドにより吸着して、揺動シリンダ３２ａ、３２ｂにより、上方向にほぼ９０°に旋回保持する一対の旋回アーム手段３４ａ、３４ｂを備えている。
【００３７】
上記構成の折曲げ加工システム１における折曲げ加工機への被加工材供給方法について説明する。
【００３８】
行程１： 積載姿勢計測手段３６により長方形の被加工材Ｗのローディング基準であるＸ軸４５に対する傾きと、新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）を求める。
【００３９】
行程２： 行程１で求められた結果に基づいて、前記ロボットハンドの把持姿勢を修正して被加工材Ｗを吸着保持すると共に、前記ロボットハンド２７の複数の吸着手段を個別に上下動させて吸着された２枚目以降の被加工材を前記ローディング装置５へ落下させる。
【００４０】
より詳細には、新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）と傾斜角度αから、ロボットの動作基準原点をＯ（０,０）から新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）に移動させると共に座標軸を角度α度回転させ、この新しいロボットの動作基準原点Ｏ’（ｘ,ｙ）を基に、前記ロボットハンド２７の把持姿勢を修正して被加工材を吸着保持すると共に、前記ロボットハンドの複数の吸着手段を個別に上下動させ、吸着された２枚目以降の被加工材を分離して落下させる。
【００４１】
行程３： 前記板厚計測手段により前記吸着手段が保持している被加工材の板厚を計測する。
【００４２】
行程４： 行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていることを検出した場合、この吸着保持されている複数枚の被加工材Ｗを前記掴み換え装置２９に搬送して被加工材を一時保持させ、この掴み換え装置２９に一時保持した被加工材の最上層から１枚ずつ順番に吸着保持して前記ローディング装置５へ返送積載する。
【００４３】
行程５： 返送積載された被加工材に対して前記行程１から行程３を実施する。
【００４４】
行程６： 前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていないことを検出した場合その被加工材を折曲げ加工機へ供給する。
【００４５】
例えば、前記行程４において、例えば、図１４に示す如く、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の３枚が同時に吸着保持されている場合、以下の手順１〜手順７により、掴み換え装置に一時保持した被加工材「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を前記ローディング装置へ返送積載する。
【００４６】
「手順１」：「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の３枚を前記ロボット７のロボットハンド２７により、前記掴み換え装置２９へ搬送して、この３枚の被加工材を水平保持アーム３０ａ、３０ｂに一時保持させる（図１４、図１５参照）。
【００４７】
「手順２、手順３」：前記ロボットハンド２７により前記掴み換え装置２９に一時保持した被加工材の最上層の１枚「Ａ」を吸着保持して、前記ローディング装置５へ返送積載する（図１６、図１７参照）。
【００４８】
「手順４、手順５」：残り「Ｂ」、「Ｃ」の上層の１枚「Ｂ」を吸着保持して前記ローディング装置５へ返送積載する（図１８、図１９参照）。
【００４９】
「手順６」：最後に、残りの「Ｃ」を吸着保持して前記ローディング装置５へ返送積載する（図２０、２１参照）。この結果、前記ローディング装置５には、上から「Ｃ」、「Ｂ」、「Ａ」の逆順に積載されることになる。
【００５０】
図２２は、前記行程１において、「Ａ」、「Ｂ」２枚を吸着保持して前記ローディング装置５へ返送積載し、次いで残りの「Ｃ」を返送積載した場合である（手順７−２）。
【００５１】
被加工材が付着する要因は、例えば被加工材の表面に油分が多い場合、重ねた状態で長時間放置されていた場合、上部の被加工材の重量が大きい場合等がその要因になるっているとが考えられる。そこで、上述の行程１〜７の動作を行うことにより、被加工材「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の間に空気が入り、また重い重量がかかることなく次回の付着の可能性が少なくなるのである。
【００５２】
図２３は、前記ローディング装置５に設けた別の形態の積載姿勢計測手段３５の説明図である。
【００５３】
この積載姿勢計測手段３５は、基台４９上に設けたＸ軸用計測ユニット３９とＹ軸用計測ユニット４１からなっている。
【００５４】
前記Ｘ軸用計測ユニット３９とＹ軸用の計測ユニット４１の構成および機能は、計測する方向が相違する以外はほぼ同一であるので、以下にＸ軸用計測ユニット３９について説明する。
【００５５】
図２３を参照するに、前記Ｘ軸用計測ユニット３９はレーザ変位計を備えた測定ヘッド４３ａを有し、この測定ヘッド４３ａは、前記ローディング装置５のＹ軸方向のローディング基準であるＸ軸４５と、Ｘ軸方向のローディング基準であるＹ軸４７の方向へ移動位置決め自在にかつＸ、Ｙ軸方向に直交するＺ軸方向に移動位置決め自在に設けてある。
【００５６】
より詳細には、図２４に示す様に前記Ｘ軸用計測ユニット３９は、前記基台４９上に設けた一対のＸ軸ガイドレール５１に移動自在に係合するＸ軸キャリジベース５３を有しており、このＸ軸キャリジベース５３にはコラム５５が一体的に立設してあると共に、このコラム５５に隣接してＸ軸サーボモータ５７が設けてある。
【００５７】
前記基台４９には、前記Ｘ軸駆動用のサーボモータ５７の出力軸に設けたピニオン（図示省略）に噛合するラック５９がＸ軸方向に延伸して設けてある。
【００５８】
また、前記コラム５５には、測長機能付きの上下動シリンダ６１を立設してあり、この上下動シリンダ６１の右側面（図２４において右側）にＺ軸キャリジベース６３が昇降自在に取り付けてある。そして、このＺ軸キャリジベース６３には、レーザ発振器６５を一体的に備えた前記測定ヘッド４３ａをＹ軸方向に移動自在に保持すると共に、この測定ヘッド４３ａをＹ軸方向に進退させる測長機能付きＹ軸シリンダ６７が設けてある。
【００５９】
上述の測定ヘッド４３ａには、被加工材Ｗの上面に当接して上下方向の位置を検出するためにＸ軸方向に回転自在の表面ガイドローラ６９が設けてある。そして、この測定ヘッド４３ａに前記Ｙ軸シリンダ６７のピストンロッド７１が連結してある。
【００６０】
上記構成のＸ軸用計測ユニット３９において、前記サーボモータ５７、上下動シリンダ６１およびＹ軸シリンダ６７を作動させることにより、前記測定ヘッド４３ａをローディング装置５に載置された最上部の被加工材Ｗ上の適宜な位置に移動位置決めするこができる。さらに、前記測定ヘッド４３ａのレーザ変位計により最上部の被加工材Ｗの高さ（Ｚ軸座標）の測定がができると共に、被加工材Ｗ上面の高さの変位を検出することにより、被加工材Ｗの端面位置を検出することができる。
【００６１】
前記ローディング装置５のパレット７３に複数枚の長方形の被加工材Ｗが整列されずに積載されている場合、この最上部の被加工材ＷのＸ軸４５（又はＹ軸４７）に対する傾きを計測するに当たっては、始めに計測に適した計測ポイントＰを被加工材Ｗ上に設定する必要がある。
【００６２】
図２５は、被加工材Ｗの位置決め基準辺であるＹ軸基準辺７５とＸ軸基準辺７７を有する被加工材Ｗ１〜Ｗ４が不揃いに４枚重なって載置された例であり、その中で被加工材Ｗ４が最上層に在る。この様な場合の計測ポイントＰの設定は、複数枚の被加工材Ｗ１〜Ｗ４の全てのＹ軸基準辺７５とＸ軸基準辺７７の直線部を含む位置に計測ポイントＰを設定する。
【００６３】
より詳細には、ＣＡＭ用のコンピュータ３８が、入力されている曲げ製品の図形データから被加工材Ｗの輪郭の直線部を自動的に検出し、ローディング装置５に積載された被加工材Ｗの積載姿勢の計測に適した計測ポイントＰ１〜Ｐ４の４点を指定する。例えば、Ｘ軸４５側のＹ軸基準辺７５にＰ１、Ｐ２の２点、Ｙ軸４７側のＸ軸基準辺７７にＰ３、Ｐ４の２点の計４点を指定する。長方形の被加工材Ｗの場合、Ｙ軸基準辺７５にＰ１、Ｐ２の２点、Ｘ軸基準辺７７にＰ３の１点の計３点でも構わない。なお、図２５において、Ｐ１はＸ＝Ａ、Ｐ２がＸ＝Ｂ（Ａ＜Ｂ）であり、Ｐ３はＹ＝Ｃ、Ｐ４はＹ＝Ｄ（Ｃ＜Ｄ）の場合を示したものである。
【００６４】
次に、前記Ｘ軸用計測ユニット３９により、最上部の被加工材Ｗ４のＸ軸４５に対する傾きを計測する場合について図２６、図２７を参照しながら説明する。
【００６５】
計測ポイントがＰ１（Ｘ＝Ａ）の場合、前記Ｘ軸サーボモータ５７を作動させて、測定ヘッド４３ａのＸ座標をＰ１、例えば、Ａ＝ｘ１になるように位置決めする。次いで、上下動シリンダ６１を上昇限まで上昇させた後、Ｙ軸シリンダ６７を前進端まで伸張させて、測定ヘッド４３ａを積載された被加工材Ｗ４の上方に移動させる。
【００６６】
次いで、上下動シリンダ６１を作動させ、測定ヘッド４３ａの表面ガイドローラ６９が被加工材Ｗ４表面に当接するまで下降させる（図２６の状態）。このとき、測定ヘッド４３ａのレーザ変位計からのレーザ光ＬＢが被加工材Ｗ４の表面に投光されて、被加工材Ｗ４の表面位置と測定ヘッド４３ａの間の距離が計測される。
【００６７】
次いで、Ｙ軸シリンダ６７をＸ軸４５側へ移動させ、被加工材Ｗ４のＹ軸基準辺７５における測定ヘッド４３ａのレーザ変位計の変位を検出することにより、被加工材Ｗ４のＹ軸基準辺７５とＸ軸４５の間の距離、Ｙ＝ｙ１が計測される。すなわち、計測ポイントがＰ１の座標（ｘ１、ｙ１）が求められる。同様にして、計測ポイントＰ２の座標（ｘ２、ｙ２ ）が求められる（図２８参照）。
【００６８】
したがって、Ｐ１の座標（ｘ１、ｙ１）とＰ２の座標（ｘ２、ｙ２）とから、この計測ポイントＰ１とＰ２を通る直線Ｌ１の方程式は、次式（１）により求められる。
（数１）
Ｙ＝{（ｙ２−ｙ１）／（ｘ２−ｘ１）}（Ｘ−ｘ１）＋ｙ１・・・（１）
【００６９】
前記Ｙ軸用計測ユニット４１の測定ヘッド４３bを用いれば、同様にして、計測ポイントがＰ３、Ｐ４の座標（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）が求められる。これにより、計測ポイントＰ３、Ｐ４を通る直線の方程式Ｌ２は、次式（２）により求められる。
（数２）
Ｙ＝{（ｙ４−ｙ３）／（ｘ４−ｘ３）}（Ｘ−ｘ３）＋ｙ３・・・（２）
【００７０】
また、数式（１）、（２）から、被加工材Ｗ４のＹ軸基準辺７５とＸ軸基準辺７７を通る直線Ｌ１とＬ２の交点Ｏ’の座標（ｘ,ｙ）、すなわち、新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）が求められる。なお、Ｙ軸基準辺７５のＸ軸４５に対する傾きαは、α＝ｔａｎ−１（ｙ２−ｙ１）／（ｘ２−ｘ１）となる。また、Ｘ軸基準辺７７Ｙ軸４７に対する傾きβは、β＝ｔａｎ−１（ｙ４−ｙ３）／（ｘ４−ｘ３）である。
【００７１】
これにより、新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）と傾斜角度αから、ロボットの動作基準原点をＯ（０,０）から新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）に移動させると共に座標軸を角度α度回転させ、この新しいロボットの動作基準原点Ｏ’（ｘ,ｙ）を基に、前記ロボットハンド２７の把持姿勢を修正して被加工材Ｗ４を吸着保持することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 折曲げ加工システム
３ プレスブレーキ
５ ローディング装置
７ ロボット
９ 基台
１１ Ｘ軸ガイドレール
１３ Ｘ軸キャリッジベース
１５ ラック
１７ Ｘ軸モータ
１９ 主軸
２１ 第１アーム
２３ 第２アーム
２５ 吸着手段
２７ ロボットハンド
２９ 掴み換え装置
３０（ａ、ｂ） 水平保持アーム
３１ 製品置き場
３２（ａ、ｂ） 揺動シリンダ
３３ ロボット制御装置
３４（ａ、ｂ） 旋回アーム手段
３５、３６ 積載姿勢計測手段
３７ 板厚計測手段
３８ ＣＡＭ用のコンピュータ
３９ Ｘ軸用計測ユニット
４０ 基台
４１ Ｙ軸用計測ユニット
４２ 支柱
４３ 測定ヘッド
４５ Ｘ軸
４７ Ｙ軸
４９ 計測ユニット基台
５１ Ｘ軸ガイドレール
５３ Ｘ軸キャリジベース
５４ ロッドレスシリンダ
５４ａ ガイド部
５５ コラム
５６ ブラケット
５７ Ｘ軸サーボモータ
５８ ３次元レーザセンサ
５９ ラック
６０ Ｙ軸基準部材
６１ 上下動シリンダ
６２ Ｘ軸基準部材
６３ Ｚ軸キャリジベース
６４ ロータリエンコーダ
６６ ラック
６５ レーザ発振器
６７ Ｙ軸シリンダ
６８ ピニオン
６９ 表面ガイドローラ
７１ ピストンロッド
７２ レーザスリット光
７４ 輪郭
７３ パレット
７５ Ｙ軸基準辺
７７ Ｘ軸基準辺
７９ 枠組部材
８１ 空圧シリンダ
Ｐ 計測ポイント
ＯＰ 測定対象物
Ｗ 被加工材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットによって折曲げ加工機へ長方形の被加工材の供給を行わせる場合、例えば、図２９に示すように、ローディング装置２０１に積載された長方形の被加工材Ｗをロボットハンド２０３で吸着保持する際に、積載された長方形の被加工材Ｗの方向がバラバラでバキュームパッド２０５の長方形の被加工材Ｗ端部からの距離Ａ〜Ｄが大きく相違すると、吸着ミスが発生したり、折曲げ加工機におけるバックゲージへの当接位置決め時に曲げ金型と被加工材Ｗの位置がずれることがある。
【０００３】
そのため、ローディング装置２０１には被加工材Ｗをきちん整列して積載する必要があり、そのための作業工数が増加するという問題がある。
【０００４】
また、ロボットハンドが２枚以上の被加工材Ｗを同時に吸着する場合があり、これを防止する手段として、例えば図３０に示す如きマグネットフロータ２０７がある。しかしながら、マグネットフロータ２０７を使用する場合には、積載された長方形の被加工材Ｗの端部が揃っていないと２枚取りを防止できない。また、図３１に示す如くマグネットフロータ２０７における２枚取りを防止するために、エアーブロー装置２０９を併用するが（特許文献１）、やはり被加工材Ｗの端部が揃っていないとエアーブローの効果が出ず２枚取りを防止することができないという問題がある。
【０００５】
また、図３２に示す如く、吸着パッド支持アーム３０１に設けたシリンダ支持枠３０２に進退シリンダ３０３を揺動可能に設け、この進退シリンダ３０３の進退ロッド（ピストンロッド）３０４により係合ピン３０５を軸として揺動させられる中空軸体３０６に設けた吸着パッド３０７で被加工材Ｗの端部を「めくり動作」により２枚取りを防止する方法（特許文献２）もあるが、折曲げ加工機に供給する長方形の被加工材Ｗには、図３３に示す様に４隅に切欠き部３１１を有する形状も多くあり、吸着パッド３０７は切欠き部３１１を避けなければならず、被加工材の形状毎に移動しなくてははならず、「めくり動作」を効率的に使用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３６１５８３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２２４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述の如き問題を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、ローディング装置に長方形の被加工材を整列積載することが不要であり、かつ２枚取りした場合でも、ロボットハンドの吸着手段及び掴み換え装置を利用して被加工材を確実に１枚に分離可能な折曲げ加工機への長方形の被加工材供給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決する手段として請求項１に記載の整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法は、複数の吸着手段を備えたロボットハンドを装着したロボットと、ＣＡＭコンピュータと、積載姿勢計測手段と板厚計測手段とを備えたローディング装置と、被加工材掴み換え装置とを備えた被加工材折曲げ加工システムにおいて、次の行程によることを要旨とするものである。
１．前記積載姿勢計測手段による計測データから、前記ローディング装置に積載された最上部の被加工材のＹ軸基準辺を表す直線の式と、Ｘ軸基準辺を表す直線の式を求め、前記Ｙ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと新しい原点座標Ｏ’（ｘ,ｙ）を計算して求める。
２．行程１で求めたＹ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと、新しい原点座標Ｏ’（ｘ,ｙ）に基づいて、前記ロボットハンドの把持姿勢を修正して被加工材を吸着保持すると共に、前記ロボットハンドの複数の吸着手段を個別に上下動させて吸着された２枚目以降の被加工材を前記ローディング装置へ落下させる。
３．前記板厚計測手段により前記吸着手段が保持している被加工材の板厚を計測する。
４．前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていることを検出した場合、この吸着保持されている複数枚の被加工材を前記掴み換え装置に搬送して被加工材を一時保持させ、この掴み換え装置に一時保持した被加工材の最上層から１枚ずつ順番に吸着保持して前記ローディング装置へ返送積載する。
５．返送積載された被加工材に対して前記行程１から行程３を実施する。
６．前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていないことを検出した場合その被加工材を折曲げ加工機へ供給する。
【０００９】
請求項２に記載の整列されずに積載された被加工材の折曲げ加工機への供給方法は、請求項１に記載の整列されずに積載された被加工材の折曲げ加工機への供給方法において、前記積載姿勢計測手段はレーザスリット光を用いた光切断法により前記被加工材の輪郭をキャプチャし、前記レーザスリット光で前記被加工材スキャンすることにより前記被加工材のＸ軸方向とＹ軸方向の端面位置を検出することを要旨とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法は、請求項１に記載の被加工材の折曲げ加工機への供給方法において、前記積載姿勢計測手段はレーザ変位計を備えた一対の測定ヘッドをＸ、Ｙ及びＺの３軸方向に移動位置決め自在に設け、前記レーザ変位計により前記被加工材上面の高さの変位を検出することにより、前記被加工材のＸ軸方向とＹ軸方向の端面位置を検出することを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の折曲げ加工機への被加工材供給方法によれば、ローディング装置に積載された被加工材をロボットハンドで吸着保持する際に、被加工材が整列積載されていなくても、ローディング装置の最上部の被加工材の位置決め基準位置に対する積載位置の変位を計測して、ロボットハンドの把持姿勢を修正して吸着保持するので、ロボットハンドによるの吸着ミスを防止し、かつ折曲げ加工時における曲げ位置のずれを防止することができる。
【００１２】
また、ロボットハンドが２枚以上の被加工材を同時に吸着した場合には、ロボットハンドの吸着手段と掴み換え装置を利用して被加工材を確実に１枚に分離してから折曲げ加工機へ供給することができる。
【００１３】
また、ローディング装置に被加工材が整列積載されていなくても構わないので整列積載のための作業工数が減少するので折曲げ加工の加工コストが低下する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本願発明に係る折曲げ加工機への被加工材供給方法における被加工材曲げ加工システムの説明図。
【図２】ローディング装置の説明図（全体斜視図）。
【図３】図２における３次元レーザセンサ部の拡大図（正面側）。
【図４】図２における３次元レーザセンサ部の拡大図（裏面側）。
【図５】ローディング装置の計測範囲の説明図（全体斜視図）。
【図６】るローディング装置の計測範囲の説明図（平面図）。
【図７】ローディング装置の計測範囲の説明図（後側面図）。
【図８】ローディング装置の計測範囲の説明図（図６の左側面図）
【図９】３次元レーザセンサの測定原理の説明図。
【図１０】３次元レーザセンサの測定動作状況を説明する図。
【図１１】３次元レーザセンサによる測定結果の解析図。
【図１２】ロボットハンドの吸着手段の概要の説明図で、（a）は上面図（b）は側面図を示す。
【図１３】ロボットハンドの吸着手段の波打ち動作の説明図。
【図１４】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図。
【図１５】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順１）。
【図１６】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順２）。
【図１７】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順３）。
【図１８】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順４）。
【図１９】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順５）。
【図２０】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順６）。
【図２１】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順７）。
【図２２】本願発明に係る２枚取り防止動作の説明図（手順７−２）。
【図２３】ローディング装置の別の実施形態の説明図。
【図２４】図２３のローディング装置における位置計測手段の説明図。
【図２５】図２３のローディング装置に載置された被加工材の載置位置の計測ポイントの説明図。
【図２６】図２３のローディング装置における位置計測手段の計測状況の説明図。
【図２７】図２３のローディング装置における位置計測手段の計測状況の説明図。
【図２８】図２３のローディング装置における位置計測手段による計測ポイントの位置計算の説明図。
【図２９】ローディング装置に積載された端部が不揃の被加工材をロボットハンドで吸着保持する際の状況を説明する図。
【図３０】端部が不揃の被加工材をマグネットフロータで分離させた状態。
【図３１】マグネットフロータにエアーブロー装置を併用したときの分離状態の説明図。
【図３２】吸着パッドで被加工材Ｗの端部をめくって２枚取りを防止する例の説明図。
【図３３】４隅に切欠き部を有する被加工材の例。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。図１は本発明に係る折曲げ加工機への長方形の被加工材供給方法の使用に適した折曲げ加工システム１の一例である。
【００１６】
上記折曲げ加工システム１において、折曲げ加工機である例えばプレスブレーキ３の前方には、これから折曲げ加工を行う長方形の被加工材Ｗが積載されたローディング装置５が配置してあり、このローディング装置５と前記プレスブレーキ３との間にはロボット７が配置してある。
【００１７】
上述のロボット７は、人間に代わって前記ローディング装置５に積載された前記被加工材の最上層の１枚を取って、前記プレスブレーキ３に装着されている曲げ金型（図示省略）の間に供給して折曲げ加工の作業を行うことが可能な構成を備えたものであり、この折曲げ加工システム１では多関節形の産業用ロボットを用いた例が示してある。
【００１８】
前記ロボット７は、前記プレスブレーキ３の前方の床上にＸ軸方向（曲げ金型の長手方向）に延伸して敷設した基台９上を移動位置決め自在に設けてある。
【００１９】
より詳細には、前記基台９に設けた一対のＸ軸ガイドレール１１に前記ロボット７の基部のＸ軸キャリッジベース１３が移動自在に係合しており、このＸ軸キャリッジベース１３には前記基台９に設けたラック１５に噛合するピニオン（図示省略）を駆動するＸ軸モータ１７が設けてあり、このＸ軸モータ１７を駆動することにより、前記ロボット７は前記基台９上をＸ軸方向に移動位置決め自在に設けてある。
【００２０】
また、前記Ｘ軸キャリッジベース１３上にＺ軸方向に立設した主軸１９を有し、この主軸１９はＺ軸を中心に約３６０度の範囲に回転位置決め自在である。そして、この主軸１９には垂直面内において揺動可能な第１アーム２１が設けてあり、第１アーム２１の先端には第２アーム２３が垂直面内において上下動可能に設けられ、この第２アーム２３の先端にエンドエフェクターとして後述する複数の真空吸着パッドの如き吸着手段２５を備えたロボットハンド２７がこの第２アーム２３の軸心に対して旋回可能に装着してある。
【００２１】
図１に示すように、前記基台９の左側には前記ロボットハンド２７に保持された被加工材Ｗを受領して一時的に保持する掴み換え装置２９が設けてある。また、前記プレスブレーキ３の右側には加工済みの製品ＰＤを載置しておく製品置き場３１が設けてある。また、前記プレスブレーキ３の左側には前記ロボット７を制御するロボット制御装置３３が配置してある。
【００２２】
前記ローディング装置５には、長方形の被加工材の積載姿勢を計測する積載姿勢計測手段３６が設けてある。この積載姿勢計測手段３６にはロボットハンド２７が保持した被加工材Ｗを挟持してその板厚をポテンショメータで計測する板厚計測手段３７が設けてある（図２参照）。
【００２３】
また、前記折曲げ加工システム１には、前記ロボット制御装置３３の上位に位置するＣＡＭ用のコンピュータ３８が設けてあり、このＣＡＭ用のコンピュータ３８において曲げ製品の図形データ、折曲げ加工関係データ、ロボット動作関係のデータ並びに後述する別の形態の積載姿勢計測手段３５における長方形の被加工材Ｗの積載姿勢の計測ポイントに関するデータ等を作成するものである。
【００２４】
前記積載姿勢計測手段３６は、Ｘ軸方向に延伸した基台４０ａとＹ軸方向に延伸した基台４０ｂを一体的に接合したＬ字型の基台４０を有し、この基台４０の両端部には一対の支柱４２が立設してある。また、支柱４２上部にはガイド付きのロッドレスシリンダ５４のガイド部５４ａがＸ軸方向にかつ水平に設けてある。そしてロッドレスシリンダ５４に備わるスライダ（図示省略）にブラケット５６を介して３次元レーザセンサ５８が保持してある。
【００２５】
前記積載姿勢計測手段３６の基台４０におけるＸ軸方向に延伸した基台４０ａには、長方形の被加工材ＷのＹ軸基準辺７５に当接係合して被加工材ＷのＹ軸４７方向の位置決めを行うための複数のＹ軸基準部材６０が立設してある。同様に基台４０ｂには被加工材ＷのＸ軸基準辺７７に当接係合してＸ軸４５方向の位置決めを行うＸ軸基準部材６２が立設してある。
【００２６】
図３、図４を参照するに、前記ブラケット５６には、前記３次元レーザセンサ５８のＸ軸方向の移動距離を検出するロータリエンコーダ６４が取り付けてある。このロータリエンコーダ６４の入力軸には前記ロッドレスシリンダ５４に設けたラック６６に噛合するピニオン６８が設けてある。したがって、前記３次元レーザセンサ５８のＸ軸方向の移動位置をロータリエンコーダ６４により検出することができる。
【００２７】
図５〜図８に示すように、積載姿勢計測手段３６における３次元レーザセンサ５８の計測範囲７０は、Ｘ軸方向は約1000ｍｍ、Ｙ軸方向の幅ｗは約400ｍｍ、被加工材Ｗの積載高Ｈさは約200ｍｍである。しかしながら、この計測範囲７０は一例であってこの範囲に限定されるものではない。
【００２８】
なお、前記３次元レーザセンサ５８による物体の３次元形状の測定原理は、図９に示す如く、レーザスリット光７２を用いた公知の光切断法（例えば、特開２００−１９３４２８号公報）により測定対象物ＯＰの輪郭７４をキャプチャし、この測定対象物ＯＰを例えばＸ軸方向にスキャンすることにより３次元イメージを内蔵のカメラにより画像データとして取得するものである。すなわち、測定対象物ＯＰの輪郭像７４をＹ軸方向の高さの値として計測することができる。
【００２９】
図１０、図１１参照しながら、３次元レーザセンサ５８による長方形の被加工材Ｗの積載姿勢計測の仕方を説明する。
【００３０】
前記ローディング装置５に複数枚の長方形の被加工材Ｗが整列されずに積載されている場合、例えば、最上層の被加工材ＷがＸ軸に対して図１０の如く傾斜していた場合、３次元レーザセンサ５８から最上層の被加工材Ｗ上面に投射されるレーザスリット光７２を積載姿勢計測手段３６の原点Ｏ（０,０）からＸ軸方向にスキャンする。
【００３１】
スキャンによりレーザスリット光７２がＸ＝Ｃに位置したときに、３次元レーザセンサ５８により被加工材Ｗの端部、この例の場合では、Ｙ軸基準辺７５とレーザスリット光７２が交差するＰ１点の座標（ｘ１,ｙ１）が、３次元レーザセンサ５８に内蔵する画像解析ソフトにより検出される。同様にして、Ｐ２点〜Ｐ７点のそれぞれの座標（ｘ２,ｙ２）〜（ｘ７,ｙ７）が検出される。なお、スキャンのピッチは適宜に設定することができる。
【００３２】
次いで、上述のスキャンにより検出したＰ１点〜Ｐ５点における座標（ｘ１,ｙ１）〜（ｘ５,ｙ５）データを基にして、統計的手法である最小自乗法によりＹ軸基準辺７５を表す回帰直線Ｌ１の方程式、Ｙ＝ａ＋ｂＸ・・（１）を求める。なお、回帰直線Ｌ１の勾配αは、α＝ｔａｎ−１ｂである。また係数ａ、ｂは回帰係数として求められるものである。
【００３３】
同様にして、Ｐ６点、Ｐ７点における座標（ｘ６,ｙ６）、（ｘ７,ｙ７）のデータを基にして、Ｘ軸基準辺７７を表す回帰直線Ｌ２の方程式は、Ｙ＝ｃ＋ｄＸ・・・（２）として求めることができる。この直線Ｌ２と前記直線Ｌ１から交点Ｏ’の座標（ｘ,ｙ）を計算して求めることができる（図１１参照）。なお、係数ｃ、ｄは回帰係数として求められるものである。
【００３４】
図１２（ａ、ｂ）を参照するに、前記ロボットハンド２７は、長方形の枠組部材７９に下端部にバキュームパッド２５を取り付けた空圧シリンダ８１が複数個（図１２の例では８１ａ〜８１ｆが２列、８１ｇ、８１ｈが１列の計１４個）が設けてあり、この複数の空圧シリンダ８１は前記ロボット制御装置３３により個別に上下動させることが可能に設けてある。
【００３５】
図１３は、前記ロボットハンド２７の空圧シリンダ８１を個別に波打ち作動させている状態を説明した図であり、図１３ａの状態では被加工材Ｗを水平に吸着保持した状態である。図１３ｂ、図１３ｃは空圧シリンダ８１ａ〜８１ｆ及び８１ｇ、８１ｈを波が打つように作動させた状態である。この様に波打ち動作を空圧シリンダで行わせることにより、２枚取りされた被加工材Ｗの下側の板材を分離落下させるのである。
【００３６】
再度、図１を参照するに、前記掴み換え装置２９は、被加工材Ｗの裏面側を公知の真空吸着パッドにより吸着して水平保持する一対の水平保持アーム３０ａ、３０ｂと、この水平保持アーム３０ａ、３０ｂに水平保持された被加工材Ｗの上面側を公知の真空吸着パッドにより吸着して、揺動シリンダ３２ａ、３２ｂにより、上方向にほぼ９０°に旋回保持する一対の旋回アーム手段３４ａ、３４ｂを備えている。
【００３７】
上記構成の折曲げ加工システム１における折曲げ加工機への被加工材供給方法について説明する。
【００３８】
行程１： 積載姿勢計測手段３６により長方形の被加工材Ｗのローディング基準であるＸ軸４５に対する傾きと、新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）を求める。
【００３９】
行程２： 行程１で求められた結果に基づいて、前記ロボットハンドの把持姿勢を修正して被加工材Ｗを吸着保持すると共に、前記ロボットハンド２７の複数の吸着手段を個別に上下動させて吸着された２枚目以降の被加工材を前記ローディング装置５へ落下させる。
【００４０】
より詳細には、新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）と傾斜角度αから、ロボットの動作基準原点をＯ（０,０）から新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）に移動させると共に座標軸を角度α度回転させ、この新しいロボットの動作基準原点Ｏ’（ｘ,ｙ）を基に、前記ロボットハンド２７の把持姿勢を修正して被加工材を吸着保持すると共に、前記ロボットハンドの複数の吸着手段を個別に上下動させ、吸着された２枚目以降の被加工材を分離して落下させる。
【００４１】
行程３： 前記板厚計測手段により前記吸着手段が保持している被加工材の板厚を計測する。
【００４２】
行程４： 行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていることを検出した場合、この吸着保持されている複数枚の被加工材Ｗを前記掴み換え装置２９に搬送して被加工材を一時保持させ、この掴み換え装置２９に一時保持した被加工材の最上層から１枚ずつ順番に吸着保持して前記ローディング装置５へ返送積載する。
【００４３】
行程５： 返送積載された被加工材に対して前記行程１から行程３を実施する。
【００４４】
行程６： 前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていないことを検出した場合その被加工材を折曲げ加工機へ供給する。
【００４５】
例えば、前記行程４において、例えば、図１４に示す如く、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の３枚が同時に吸着保持されている場合、以下の手順１〜手順７により、掴み換え装置に一時保持した被加工材「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を前記ローディング装置へ返送積載する。
【００４６】
「手順１」：「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の３枚を前記ロボット７のロボットハンド２７により、前記掴み換え装置２９へ搬送して、この３枚の被加工材を水平保持アーム３０ａ、３０ｂに一時保持させる（図１４、図１５参照）。
【００４７】
「手順２、手順３」：前記ロボットハンド２７により前記掴み換え装置２９に一時保持した被加工材の最上層の１枚「Ａ」を吸着保持して、前記ローディング装置５へ返送積載する（図１６、図１７参照）。
【００４８】
「手順４、手順５」：残り「Ｂ」、「Ｃ」の上層の１枚「Ｂ」を吸着保持して前記ローディング装置５へ返送積載する（図１８、図１９参照）。
【００４９】
「手順６」：最後に、残りの「Ｃ」を吸着保持して前記ローディング装置５へ返送積載する（図２０、２１参照）。この結果、前記ローディング装置５には、上から「Ｃ」、「Ｂ」、「Ａ」の逆順に積載されることになる。
【００５０】
図２２は、前記行程１において、「Ａ」、「Ｂ」２枚を吸着保持して前記ローディング装置５へ返送積載し、次いで残りの「Ｃ」を返送積載した場合である（手順７−２）。
【００５１】
被加工材が付着する要因は、例えば被加工材の表面に油分が多い場合、重ねた状態で長時間放置されていた場合、上部の被加工材の重量が大きい場合等がその要因になるっているとが考えられる。そこで、上述の行程１〜７の動作を行うことにより、被加工材「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の間に空気が入り、また重い重量がかかることなく次回の付着の可能性が少なくなるのである。
【００５２】
図２３は、前記ローディング装置５に設けた別の形態の積載姿勢計測手段３５の説明図である。
【００５３】
この積載姿勢計測手段３５は、基台４９上に設けたＸ軸用計測ユニット３９とＹ軸用計測ユニット４１からなっている。
【００５４】
前記Ｘ軸用計測ユニット３９とＹ軸用の計測ユニット４１の構成および機能は、計測する方向が相違する以外はほぼ同一であるので、以下にＸ軸用計測ユニット３９について説明する。
【００５５】
図２３を参照するに、前記Ｘ軸用計測ユニット３９はレーザ変位計を備えた測定ヘッド４３ａを有し、この測定ヘッド４３ａは、前記ローディング装置５のＹ軸方向のローディング基準であるＸ軸４５と、Ｘ軸方向のローディング基準であるＹ軸４７の方向へ移動位置決め自在にかつＸ、Ｙ軸方向に直交するＺ軸方向に移動位置決め自在に設けてある。
【００５６】
より詳細には、図２４に示す様に前記Ｘ軸用計測ユニット３９は、前記基台４９上に設けた一対のＸ軸ガイドレール５１に移動自在に係合するＸ軸キャリジベース５３を有しており、このＸ軸キャリジベース５３にはコラム５５が一体的に立設してあると共に、このコラム５５に隣接してＸ軸サーボモータ５７が設けてある。
【００５７】
前記基台４９には、前記Ｘ軸駆動用のサーボモータ５７の出力軸に設けたピニオン（図示省略）に噛合するラック５９がＸ軸方向に延伸して設けてある。
【００５８】
また、前記コラム５５には、測長機能付きの上下動シリンダ６１を立設してあり、この上下動シリンダ６１の右側面（図２４において右側）にＺ軸キャリジベース６３が昇降自在に取り付けてある。そして、このＺ軸キャリジベース６３には、レーザ発振器６５を一体的に備えた前記測定ヘッド４３ａをＹ軸方向に移動自在に保持すると共に、この測定ヘッド４３ａをＹ軸方向に進退させる測長機能付きＹ軸シリンダ６７が設けてある。
【００５９】
上述の測定ヘッド４３ａには、被加工材Ｗの上面に当接して上下方向の位置を検出するためにＸ軸方向に回転自在の表面ガイドローラ６９が設けてある。そして、この測定ヘッド４３ａに前記Ｙ軸シリンダ６７のピストンロッド７１が連結してある。
【００６０】
上記構成のＸ軸用計測ユニット３９において、前記サーボモータ５７、上下動シリンダ６１およびＹ軸シリンダ６７を作動させることにより、前記測定ヘッド４３ａをローディング装置５に載置された最上部の被加工材Ｗ上の適宜な位置に移動位置決めするこができる。さらに、前記測定ヘッド４３ａのレーザ変位計により最上部の被加工材Ｗの高さ（Ｚ軸座標）の測定がができると共に、被加工材Ｗ上面の高さの変位を検出することにより、被加工材Ｗの端面位置を検出することができる。
【００６１】
前記ローディング装置５のパレット７３に複数枚の長方形の被加工材Ｗが整列されずに積載されている場合、この最上部の被加工材ＷのＸ軸４５（又はＹ軸４７）に対する傾きを計測するに当たっては、始めに計測に適した計測ポイントＰを被加工材Ｗ上に設定する必要がある。
【００６２】
図２５は、被加工材Ｗの位置決め基準辺であるＹ軸基準辺７５とＸ軸基準辺７７を有する被加工材Ｗ１〜Ｗ４が不揃いに４枚重なって載置された例であり、その中で被加工材Ｗ４が最上層に在る。この様な場合の計測ポイントＰの設定は、複数枚の被加工材Ｗ１〜Ｗ４の全てのＹ軸基準辺７５とＸ軸基準辺７７の直線部を含む位置に計測ポイントＰを設定する。
【００６３】
より詳細には、ＣＡＭ用のコンピュータ３８が、入力されている曲げ製品の図形データから被加工材Ｗの輪郭の直線部を自動的に検出し、ローディング装置５に積載された被加工材Ｗの積載姿勢の計測に適した計測ポイントＰ１〜Ｐ４の４点を指定する。例えば、Ｘ軸４５側のＹ軸基準辺７５にＰ１、Ｐ２の２点、Ｙ軸４７側のＸ軸基準辺７７にＰ３、Ｐ４の２点の計４点を指定する。長方形の被加工材Ｗの場合、Ｙ軸基準辺７５にＰ１、Ｐ２の２点、Ｘ軸基準辺７７にＰ３の１点の計３点でも構わない。なお、図２５において、Ｐ１はＸ＝Ａ、Ｐ２がＸ＝Ｂ（Ａ＜Ｂ）であり、Ｐ３はＹ＝Ｃ、Ｐ４はＹ＝Ｄ（Ｃ＜Ｄ）の場合を示したものである。
【００６４】
次に、前記Ｘ軸用計測ユニット３９により、最上部の被加工材Ｗ４のＸ軸４５に対する傾きを計測する場合について図２６、図２７を参照しながら説明する。
【００６５】
計測ポイントがＰ１（Ｘ＝Ａ）の場合、前記Ｘ軸サーボモータ５７を作動させて、測定ヘッド４３ａのＸ座標をＰ１、例えば、Ａ＝ｘ１になるように位置決めする。次いで、上下動シリンダ６１を上昇限まで上昇させた後、Ｙ軸シリンダ６７を前進端まで伸張させて、測定ヘッド４３ａを積載された被加工材Ｗ４の上方に移動させる。
【００６６】
次いで、上下動シリンダ６１を作動させ、測定ヘッド４３ａの表面ガイドローラ６９が被加工材Ｗ４表面に当接するまで下降させる（図２６の状態）。このとき、測定ヘッド４３ａのレーザ変位計からのレーザ光ＬＢが被加工材Ｗ４の表面に投光されて、被加工材Ｗ４の表面位置と測定ヘッド４３ａの間の距離が計測される。
【００６７】
次いで、Ｙ軸シリンダ６７をＸ軸４５側へ移動させ、被加工材Ｗ４のＹ軸基準辺７５における測定ヘッド４３ａのレーザ変位計の変位を検出することにより、被加工材Ｗ４のＹ軸基準辺７５とＸ軸４５の間の距離、Ｙ＝ｙ１が計測される。すなわち、計測ポイントがＰ１の座標（ｘ１、ｙ１）が求められる。同様にして、計測ポイントＰ２の座標（ｘ２、ｙ２ ）が求められる（図２８参照）。
【００６８】
したがって、Ｐ１の座標（ｘ１、ｙ１）とＰ２の座標（ｘ２、ｙ２）とから、この計測ポイントＰ１とＰ２を通る直線Ｌ１の方程式は、次式（１）により求められる。
（数１）
Ｙ＝{（ｙ２−ｙ１）／（ｘ２−ｘ１）}（Ｘ−ｘ１）＋ｙ１・・・（１）
【００６９】
前記Ｙ軸用計測ユニット４１の測定ヘッド４３bを用いれば、同様にして、計測ポイントがＰ３、Ｐ４の座標（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）が求められる。これにより、計測ポイントＰ３、Ｐ４を通る直線の方程式Ｌ２は、次式（２）により求められる。
（数２）
Ｙ＝{（ｙ４−ｙ３）／（ｘ４−ｘ３）}（Ｘ−ｘ３）＋ｙ３・・・（２）
【００７０】
また、数式（１）、（２）から、被加工材Ｗ４のＹ軸基準辺７５とＸ軸基準辺７７を通る直線Ｌ１とＬ２の交点Ｏ’の座標（ｘ,ｙ）、すなわち、新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）が求められる。なお、Ｙ軸基準辺７５のＸ軸４５に対する傾きαは、α＝ｔａｎ−１（ｙ２−ｙ１）／（ｘ２−ｘ１）となる。また、Ｘ軸基準辺７７Ｙ軸４７に対する傾きβは、β＝ｔａｎ−１（ｙ４−ｙ３）／（ｘ４−ｘ３）である。
【００７１】
これにより、新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）と傾斜角度αから、ロボットの動作基準原点をＯ（０,０）から新しい座標原点Ｏ’（ｘ,ｙ）に移動させると共に座標軸を角度α度回転させ、この新しいロボットの動作基準原点Ｏ’（ｘ,ｙ）を基に、前記ロボットハンド２７の把持姿勢を修正して被加工材Ｗ４を吸着保持することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 折曲げ加工システム
３ プレスブレーキ
５ ローディング装置
７ ロボット
９ 基台
１１ Ｘ軸ガイドレール
１３ Ｘ軸キャリッジベース
１５ ラック
１７ Ｘ軸モータ
１９ 主軸
２１ 第１アーム
２３ 第２アーム
２５ 吸着手段
２７ ロボットハンド
２９ 掴み換え装置
３０（ａ、ｂ） 水平保持アーム
３１ 製品置き場
３２（ａ、ｂ） 揺動シリンダ
３３ ロボット制御装置
３４（ａ、ｂ） 旋回アーム手段
３５、３６ 積載姿勢計測手段
３７ 板厚計測手段
３８ ＣＡＭ用のコンピュータ
３９ Ｘ軸用計測ユニット
４０ 基台
４１ Ｙ軸用計測ユニット
４２ 支柱
４３ 測定ヘッド
４５ Ｘ軸
４７ Ｙ軸
４９ 計測ユニット基台
５１ Ｘ軸ガイドレール
５３ Ｘ軸キャリジベース
５４ ロッドレスシリンダ
５４ａ ガイド部
５５ コラム
５６ ブラケット
５７ Ｘ軸サーボモータ
５８ ３次元レーザセンサ
５９ ラック
６０ Ｙ軸基準部材
６１ 上下動シリンダ
６２ Ｘ軸基準部材
６３ Ｚ軸キャリジベース
６４ ロータリエンコーダ
６６ ラック
６５ レーザ発振器
６７ Ｙ軸シリンダ
６８ ピニオン
６９ 表面ガイドローラ
７１ ピストンロッド
７２ レーザスリット光
７４ 輪郭
７３ パレット
７５ Ｙ軸基準辺
７７ Ｘ軸基準辺
７９ 枠組部材
８１ 空圧シリンダ
Ｐ 計測ポイント
ＯＰ 測定対象物
Ｗ 被加工材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吸着手段を備えたロボットハンドを装着したロボットと、ＣＡＭコンピュータと、積載姿勢計測手段と板厚計測手段とを備えたローディング装置と、被加工材掴み換え装置とを備えた被加工材折曲げ加工システムにおいて、次の行程によることを特徴とする整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法。
１．前記積載姿勢計測手段による計測データから、前記ローディング装置に積載された最上部の被加工材のＹ軸基準辺を表す直線の式と、Ｘ軸基準辺を表す直線の式を求め、前記Ｙ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと新しい原点座標Ｏ’（ｘ,ｙ）を計算して求める。
２．行程１で求めたＹ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと、新しい原点座標Ｏ’（ｘ,ｙ）に基づいて、前記ロボットハンドの把持姿勢を修正して被加工材を吸着保持すると共に、前記ロボットハンドの複数の吸着手段を個別に上下動させて吸着された２枚目以降の被加工材を前記ローディング装置へ落下させる。
３．前記板厚計測手段により前記吸着手段が保持している被加工材の板厚を計測する。
４．前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていることを検出した場合、この吸着保持されている複数枚の被加工材を前記掴み換え装置に搬送して被加工材を一時保持させ、この掴み換え装置に一時保持した被加工材の最上層から１枚ずつ順番に吸着保持して前記ローディング装置へ返送積載する。
５．返送積載された被加工材に対して前記行程１から行程３を実施する。
６．前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていないことを検出した場合その被加工材を折曲げ加工機へ供給する。
【請求項２】
請求項１に記載の整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法において、前記積載姿勢計測手段はレーザスリット光を用いた光切断法により前記被加工材の輪郭をキャプチャし、前記レーザスリット光で前記被加工材スキャンすることにより前記被加工材のＸ軸方向とＹ軸方向の端面位置を検出することを特徴とする整列されずに積載された被加工材の折曲げ加工機への供給方法。
【請求項３】
請求項１に記載の整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法において、前記積載姿勢計測手段はレーザ変位計を備えた一対の測定ヘッドをＸ、Ｙ及びＺの３軸方向に移動位置決め自在に設け、前記レーザ変位計により前記被加工材上面の高さの変位を検出することにより、前記被加工材のＸ軸方向とＹ軸方向の端面位置を検出することを特徴とする整列されずに積載された被加工材の折曲げ加工機への供給方法。
【請求項１】
複数の吸着手段を備えたロボットハンドを装着したロボットと、ＣＡＭコンピュータと、積載姿勢計測手段と板厚計測手段とを備えたローディング装置と、被加工材掴み換え装置とを備えた被加工材折曲げ加工システムにおいて、次の行程によることを特徴とする整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法。
１．前記積載姿勢計測手段による計測データから、前記ローディング装置に積載された最上部の被加工材のＹ軸基準辺を表す直線の式と、Ｘ軸基準辺を表す直線の式を求め、前記Ｙ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと新しい原点座標Ｏ’（ｘ,ｙ）を計算して求める。
２．行程１で求めたＹ軸基準辺のＸ軸に対する傾きαと、新しい原点座標Ｏ’（ｘ,ｙ）に基づいて、前記ロボットハンドの把持姿勢を修正して被加工材を吸着保持すると共に、前記ロボットハンドの複数の吸着手段を個別に上下動させて吸着された２枚目以降の被加工材を前記ローディング装置へ落下させる。
３．前記板厚計測手段により前記吸着手段が保持している被加工材の板厚を計測する。
４．前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていることを検出した場合、この吸着保持されている複数枚の被加工材を前記掴み換え装置に搬送して被加工材を一時保持させ、この掴み換え装置に一時保持した被加工材の最上層から１枚ずつ順番に吸着保持して前記ローディング装置へ返送積載する。
５．返送積載された被加工材に対して前記行程１から行程３を実施する。
６．前記行程３において複数枚の被加工材が吸着保持されていないことを検出した場合その被加工材を折曲げ加工機へ供給する。
【請求項２】
請求項１に記載の整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法において、前記積載姿勢計測手段はレーザスリット光を用いた光切断法により前記被加工材の輪郭をキャプチャし、前記レーザスリット光で前記被加工材スキャンすることにより前記被加工材のＸ軸方向とＹ軸方向の端面位置を検出することを特徴とする整列されずに積載された被加工材の折曲げ加工機への供給方法。
【請求項３】
請求項１に記載の整列されずに積載された長方形の被加工材の折曲げ加工機への供給方法において、前記積載姿勢計測手段はレーザ変位計を備えた一対の測定ヘッドをＸ、Ｙ及びＺの３軸方向に移動位置決め自在に設け、前記レーザ変位計により前記被加工材上面の高さの変位を検出することにより、前記被加工材のＸ軸方向とＹ軸方向の端面位置を検出することを特徴とする整列されずに積載された被加工材の折曲げ加工機への供給方法。
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２３】
【図２４】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−１０７０８０（Ｐ２０１３−１０７０８０Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１４０１（Ｐ２０１１−２５１４０１）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３９００１４６７２）株式会社アマダ (548)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３９００１４６７２）株式会社アマダ (548)
【Ｆターム（参考）】
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