(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記制御手段は、前記板材先端部が略水平となるように前記ハンドリング手段の俯仰角度を設定し、更に、この状態における板材先端部の高さが前記基準高さとなるようにハンドリング手段による上昇操作を行い、この状態で前記板材を前記所望位置に載置する制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の加工機の板材供給装置。
前記板材の下方から該板材に向けて赤外線を照射する下側赤外線照射手段を更に備え、前記板材先端状態検出手段は、前記ステレオカメラで撮影された画像に含まれる赤外線領域に基づいて、前記板材先端部の下降距離及び傾斜角度を測定することを特徴とする請求項4に記載の加工機の板材供給装置。
【背景技術】
【0002】
従来におけるプレスブレーキ等の加工機は、上部テーブルと下部テーブルとの間の挿入口からワークを供給して加工位置に載置し、上部テーブルに搭載されるパンチと下部テーブルに搭載されるダイによる協働動作により折り曲げ加工を行う。この際、ワークの供給は、マニピュレータ(Manipulator;ハンドリング手段)のロボットハンドでワークを把持し、該ロボットハンドを操作することによりワークを加工位置まで搬送する。
【0003】
この際、ロボットハンドは、通常1箇所でワークを把持するので、ワークの厚さによっては該ワークに撓みが発生してしまい、撓みによる垂れ量が大きい場合にはワークをうまく挿入口(テーブル間の隙間)から挿入することができないことがある。即ち、
図7に示すように、ロボットハンドを101を用いてプレスブレーキ102の挿入口103内にワーク104を挿入する際には、ロボットハンド101に把持されたワーク104の先端部が下方に撓んでしまい、該ワーク104の先端部が挿入口103の内部に円滑に入らなくなるという問題が生じる。
【0004】
このような問題を解決する従来例として、例えば特開2003−326486号公報(特許文献1)に開示された技術が知られている。該特許文献1では、ワークのずれ量を補正するためにワークをCCDカメラで撮影し、基準画像と検出画像に基づいてずれ量を測定し、該ずれ量に基づいてワークを位置決めすることが開示されている。しかし、この技術では、ワークをCCDカメラで撮影しているのみであるので、撓みによるワーク先端部の下降距離、及び傾斜角度を検出することができないという問題がある。
【0005】
また、ワークの素材、板厚、長さ、把持部位に基づいて演算によりワークの垂れ量を求め、これをマニピュレータに教示することによりワークを円滑に所望位置に載置する方法が提案されているが、ワークは品質、温度、ロール目の違い等に起因して計算通りに垂れ量が求められるとは限らず、やはりワークを円滑に所望位置に載置することができないという問題があった。
【0006】
更に、挿入口の前側にワークサポート(支持台と称することもある)を設置し、該ワークサポートにてワークの先端部を支持することにより、ワークの撓みを抑制する方法が提案されている。しかし、この方法用いた場合には、プレスブレーキの前面側にワークサポートが常時置かれることになり、プレスブレーキにより折り曲げられたワークがワークサポートに干渉することがあり、実用的ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述したように、従来における加工機の板材供給装置では、マニピュレータのロボットハンドで把持されるワーク先端部の下降距離、及び傾斜角度を正確に認識することができないので、加工機の挿入口にワークを円滑に挿入してワークを所望位置に載置することができないという問題があった。
【0009】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、マニピュレータで搬送されるワークの垂れ量を高精度に検出することが可能な加工機の板材供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するため、本願請求項1に記載の発明は、加工機の挿入口から板材を供給し、該加工機の所望位置に板材を載置する板材供給装置において、昇降動作、及び俯仰動作が可能であり、前記板材を把持して前記挿入口から前記加工機の所望位置に前記板材を載置するハンドリング手段と、前記ハンドリング手段にて把持された板材を撮影する撮影手段と、前記撮影手段にて撮影された画像に基づいて、前記板材の撓みにより該板材の先端部が基準高さに対して下降した距離
を検出し、板材先端部が基準高さに対して下降した距離と前記挿入口の挿入幅とを比較し、板材先端部が基準高さに対して下降した距離が前記挿入口の挿入幅以上である場合には、板材先端部の水平方向に対する傾斜角度を検出する板材先端状態検出手段と、前記板材先端状態検出手段にて測定された板材先端部の下降距離、及び傾斜角度に基づいて、前記板材が適切に前記所望位置に載置できるように、前記ハンドリング手段の動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、前記板材先端部が略水平となるように前記ハンドリング手段の俯仰角度を設定し、更に、この状態における板材先端部の高さが前記基準高さとなるようにハンドリング手段による上昇操作を行い、この状態で前記板材を前記所望位置に載置する制御を行うことを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載の発明は、前記撮影手段は、前記板材の上側から該板材に向けて赤外線を照射する上側赤外線照射手段を含み、前記板材に赤外線を照射した状態で該板材の画像を撮影し、前記板材先端状態検出手段は、画像中に含まれる赤外線領域に基づいて、前記板材先端部の下降距離及び傾斜角度を測定することを特徴とする。
【0013】
請求項4に記載の発明は、前記撮影手段は、前記板材の上方適所の2つの位置から前記板材を撮影するステレオカメラであり、前記板材先端状態検出手段は、前記ステレオカメラで撮影された画像に基づいて、前記板材先端部の下降距離及び傾斜角度を測定することを特徴とする。
【0014】
請求項5に記載の発明は、前記板材の下方から該板材に向けて赤外線を照射する下側赤外線照射手段を更に備え、前記板材先端状態検出手段は、前記ステレオカメラで撮影された画像に含まれる赤外線領域に基づいて、前記板材先端部の下降距離及び傾斜角度を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本願請求項1の発明では、撮影手段によりハンドリング手段にて把持した板材を撮影し、撮影した画像に基づいて、板材に生じる撓みによる板材先端部の基準高さに対する下降距離を求める。更に、
板材先端部の下降距離と前記挿入口の挿入幅とを比較し、板材先端部の下降距離が加工機の挿入口の挿入幅以上である場合には、板材先端部の傾斜角度を求める。そして、この下降距離及び傾斜角度に基づいて、ハンドリング手段の動作を制御して、板材を所望の加工位置に搬送する。従って、板材を確実に加工位置に搬送することが可能となる。
【0016】
請求項2の発明では、板材の先端部の角度が略水平となるようにハンドリング手段の俯仰角度が設定されるので、板材に撓みが生じている場合でもこの先端部を略水平とした状態で搬送することが可能となり、板材を確実に所望の加工位置に搬送することができる。
【0017】
請求項3の発明では、上側赤外線照射手段を用いて板材に赤外線を照射し、赤外線が照射された板材を撮影手段にて撮影するので、板材が光沢を帯びており、光が反射して画像の解析が難しい場合であっても、赤外線を用いることにより高精度な距離計測が可能となる。
【0018】
請求項4の発明では、ステレオカメラを用いて板材の下降距離、及び傾斜角度を検出するので、検出精度を向上させることが可能となる。
【0019】
請求項5の発明では、下側赤外線照射手段を用いて、板材の下方から赤外線を照射し、更に、ステレオカメラで板材の画像を撮影し、この画像に基づいて、下降距離、及び傾斜角度を検出するので、より一層高精度な検出が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る板材供給装置、及び該板材供給装置によりワークが供給されるプレスブレーキ(加工機)の構成を模式的に示す説明図である。
【0022】
図1に示すように、プレスブレーキ100は、下部テーブルにダイ11が設けられ、昇降動作が可能な上部テーブルにパンチ12が設けられ、上部テーブルを下降させることにより、パンチ12をダイ11に向けて加圧し、ダイ11上の適所に載置されたワーク13を折り曲げ加工する。
【0023】
また、パンチ12とダイ11との間の挿入口からワーク13を挿入して、ワーク13をダイ11上の所定位置まで搬送するために、プレスブレーキ100の前面側にはマニピュレータ(ハンドリング手段)14が設けられている。
【0024】
マニピュレータ14は、先端部にワーク13を把持するためのロボットハンド15が搭載されている。また、3つの関節部14a,14b,14cを備えており、各関節部14a,14b,14cの角度を制御することにより、ロボットハンド15の俯仰角度、及び高さを調整することが可能とされている。
【0025】
プレスブレーキ100の上部には、ロボットハンド15により把持されたワーク13を撮影するカメラ(撮影手段)17、及びワーク13に赤外線を照射する赤外線照射器(上側赤外線照射手段)18が設けられている。
【0026】
また、プレスブレーキ100、マニピュレータ14、カメラ17、及び赤外線照射器18を制御するためのNC装置16が設けられている。なお、本実施形態では、プレスブレーキ100の横方向をx軸方向とし、奥行き方向をy軸方向とし、上下方向をz方向として設定する。
【0027】
図2は、NC装置16の詳細な構成を示すブロック図である。
図2に示すように、NC装置16は、測定制御部21と、加工制御部22と、入出力部24と、ワーク先端測定部25と、基準位置算出部26と、先端状態検出部(板材先端状態検出手段)27と、ロボットハンド制御部(制御手段)28と、総括的な制御を行う演算制御部23と、を備えている。
【0028】
測定制御部21は、カメラ17及び赤外線照射器18に制御信号を出力して該カメラ17及び赤外線照射器18(
図1参照)の駆動を制御する。即ち、ワーク13の先端状態を測定する際には、赤外線照射器18よりワーク13に向けて赤外線を照射し、更に、カメラ17にて赤外線が照射されたワーク13の映像を撮影する処理を実行する。
【0029】
ワーク先端測定部25は、カメラ17で撮影されたワーク13の画像に基づいて、ワーク先端部p1の、カメラ17からのZ軸方向の距離を測定高さZ1として算出する。
【0030】
加工制御部22は、プレスブレーキ100に制御信号を出力して該プレスブレーキ100による折り曲げ加工を制御する。基準位置算出部26は、ワーク13の先端部の基準位置を求める。即ち、ロボットハンド15の高さに基づいて、ワーク13に撓みが生じていない場合の該ワーク13の基準位置、即ち、ロボットハンド15からカメラ17までのZ軸方向の距離を基準高さZ0として求める。
【0031】
先端状態検出部27は、ワーク先端部p1の基準高さZ0と、ワーク先端部p1の測定高さZ1に基づき、その差分(Z1−Z0=D)を算出し、これを、垂れ量Dとする。更に、ワーク13の撓み状態に基づいて、ワーク先端部p1の、水平方向に対する傾斜角度θを算出する。
【0032】
ロボットハンド制御部28は、先端状態検出部27で検出された垂れ量Dと傾斜角度θに基づいて、後述する手法によりロボットハンド15の動作を制御する。
【0033】
次に、第1実施形態に係る板材供給装置の処理動作を、
図3に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、ステップS11において、ロボットハンド制御部28は、ワーク13の端部をロボットハンド15にて把持し、更に、ロボットハンド15の高さがプレスブレーキ100のダイ11とパンチ12の間の隙間と同一のレベルとなるように制御する。
【0034】
ステップS12において、測定制御部21は、赤外線照射器18より赤外線を照射する。これにより、ワーク13に向けて赤外線が照射される。ステップS13において、測定制御部21は、ワーク13の映像を撮影し、撮影した画図をワーク先端測定部25に出力する。
【0035】
ステップS14において、ワーク先端測定部25は、カメラ17で撮影されたワーク13の画像に基づいてカメラ17からワーク13までの距離、即ち、測定高さZ1を求める。更に、基準位置算出部26は、ロボットハンド15の高さに基づいて、カメラ17からロボットハンド15までの距離、即ち、基準高さZ0を求める。そして、先端状態検出部27では、これらの差分を演算して垂れ量Dを求める。即ち、「D=Z1−Z0」として求める。
【0036】
ステップS15において、先端状態検出部27は、上記の処理で算出した垂れ量Dと、プレスブレーキ100の挿入幅L(上部テーブルが上昇しているときのパンチ12とダイ11との間の距離)との大きさを比較する。そして、「D<L」の場合には(ステップS15でYES)、ステップS21に処理を進める。
【0037】
一方、「D<L」でない場合には(ステップS15でNO)、ステップS16において、先端状態検出部27は、ワーク13の画像に基づいて、ワーク先端部p1の水平方向に対する傾斜角度θを求める。
【0038】
ステップS17において、ロボットハンド制御部28は、マニピュレータ14に設けられる各関節部14a〜14cを制御することにより、ロボットハンド15を後方に傾斜させ、傾斜角度θが零に近づくように調整する。
【0039】
ステップS18において、先端状態検出部27は、傾斜角度θが予め設定した所定角度θth(零に近い角度)よりも小さいか否かを判定する。そして、「θ>θth」である場合場合にはステップS17に処理を戻し、「θ≦θth」である場合にはステップS19に処理を進める。
【0040】
ステップS19において、先端状態検出部27は、ワーク13の画像に基づいてワーク先端部の垂れ量Dを再度算出する。
【0041】
ステップS20において、ロボットハンド制御部28は、ステップS19の処理で算出した垂れ量Dだけ、ロボットハンド15を上昇させる。この状態において、ロボットハンド15により把持されたワーク13は、先端部の角度θがほぼ零となっており、更に、先端部の高さが挿入幅Lの間に入っているので、ワーク13をパンチ12とダイ11の間の隙間部分から挿入することが可能となる。
【0042】
ステップS21において、ロボットハンド制御部28は、ロボットハンド15を操作してワーク13をパンチ12とダイ11の間の所望部位に搬送する。
【0043】
こうして、ワーク13に撓みが生じている場合でもロボットハンド15の角度、及び高さを調整することにより、該ワーク13を確実に所望の加工位置に搬送することができるのである。
【0044】
このようにして、第1実施形態に係る加工機の板材供給装置では、カメラ17を用いてワーク13を撮影し、撮影された画像に基づいて、ワーク13の先端部p1の高さを算出し、更に先端部p1の傾斜角度θを求めている。そして、傾斜角度θが小さくなるようにロボットハンド15の角度を制御し、更に、該ロボットハンド15の高さを制御している。従って、ワーク13をロボットハンド15で把持した際に、該ワーク13に撓みが発生してワーク先端部が基準高さよりも低い位置となった場合であっても、確実にプレスブレーキ100の隙間部分(パンチ12とダイ11との間)からワーク13を挿入して、所望の加工位置にワーク13を載置することが可能となる。
【0045】
従って、従来のように、ワーク13を複数のロボットハンドで把持することや、撓みを防止するために支持台を設けるなどの必要が無くなり、極めて簡単な操作でワーク13を所望の加工位置に搬送することが可能となる。
【0046】
また、赤外線照射器18を用いてワーク13に赤外線を照射し、この映像をカメラ17で撮影するので、例えば、ワーク13が光沢を帯びており、光が反射して距離の計測が難しい場合であっても、赤外線を用いるので高精度な距離計測が可能となる。
【0047】
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図4は、本発明の第2実施形態に係る加工機の板材供給装置の概略構成を示す斜視図である。
図4に示すように、この板材供給装置は、プレスブレーキ100の上方の2箇所に設けられたステレオカメラ31,32と、ワーク13の下方に設けられた赤外線照射器(下方赤外線照射手段)33と、該赤外線照射器33の照射口に設けられた拡散板34を備えている。それ以外の構成は、前述した第1実施形態にて説明した
図1と同様であるので、同一符号を付して詳細な構成説明を省略する。
【0048】
赤外線照射器33は、ワーク13の下側から該ワーク13に向けて赤外線を照射する。拡散板34は、赤外線照射器33より照射された赤外線を拡散させる。また、ステレオカメラ31,32は、上部左端及び上部右端の二位置からワーク13の画像を撮影する。
【0049】
図5は、第2実施形態に係るNC装置16の詳細な構成を示すブロック図であり、
図2に示した構成とほぼ同様であるので、相違する構成要素についてのみ説明し、それ以外については、同一符号を付して構成説明を省略する。
【0050】
図5に示す測定制御部21は、2つのステレオカメラ31,32による撮影を制御し、更に、赤外線照射器33による赤外線の照射を制御する。また、ワーク先端測定部25は、ステレオカメラ31,32で撮影された画像に基づいて、前述した測定高さZ1、及び傾斜角度θを算出する。更に、赤外線照射器33は、測定制御部21の制御により動作する。
【0051】
次に、第2実施形態に係る板材供給装置の処理動作を、
図6に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、ステップS31において、ロボットハンド制御部28は、ワーク13の端部をロボットハンド15にて把持し、更に、ロボットハンド15の高さがプレスブレーキ100のダイ11とパンチ12の間の隙間と同一のレベルとなるように制御する。
【0052】
ステップS32において、測定制御部21は、赤外線照射器33に制御信号を送信し、該赤外線照射器33から上方に向けて赤外線を照射させる。そして、照射された赤外線は拡散板34により拡散され、更に、ワーク13の下方に向けて照射される。ステップS33において、測定制御部21は、ワーク13の映像を撮影し、撮影した画像をワーク先端測定部25に出力する。
【0053】
ステップS34において、ワーク先端測定部25は、ステレオカメラ31,32で撮影されたワーク13の画像に基づいてカメラ17からワーク13までの距離、即ち、測定高さZ1を求める。更に、基準位置算出部26は、ロボットハンド15の高さに基づいて、カメラ17からロボットハンド15までの距離、即ち、基準高さZ0を求める。そして、先端状態検出部27では、これらの差分を演算して垂れ量Dを求める。即ち、「D=Z1−Z0」として求める。
【0054】
ステップS35において、先端状態検出部27は、上記の処理で算出した垂れ量Dと、プレスブレーキ100の挿入幅L(上部テーブルが上昇しているときのパンチ12とダイ11との間の距離)との大きさを比較する。そして、「D<L」の場合には(ステップS35でYES)、ステップS41に処理を進める。
【0055】
一方、「D<L」でない場合には(ステップS35でNO)、ステップS36において、先端状態検出部27は、ワーク13の画像に基づいて、ワーク先端部p1の水平方向に対する傾斜角度θを求める。
【0056】
ステップS37において、ロボットハンド制御部28は、マニピュレータ14に設けられる各関節部14a〜14cを制御することにより、ロボットハンド15を後方に傾斜させ、傾斜角度θが零に近づくように調整する。
【0057】
ステップS38において、先端状態検出部27は、傾斜角度θが予め設定した所定角度θth(零に近い角度)よりも小さいか否かを判定する。そして、「θ>θth」である場合場合にはステップS37に処理を戻し、「θ≦θth」である場合にはステップS39に処理を進める。
【0058】
ステップS39において、先端状態検出部27は、ワーク13の画像に基づいてワーク先端部の垂れ量Dを再度算出する。
【0059】
ステップS40において、ロボットハンド制御部28は、ステップS39の処理で算出した垂れ量Dだけ、ロボットハンド15を上昇させる。この状態において、ロボットハンド15により把持されたワーク13は、先端部の角度θがほぼ零となっており、更に、先端部の高さが挿入幅Lの間に入っているので、ワーク13をパンチ12とダイ11の間の隙間部分から挿入することが可能となる。
【0060】
ステップS41において、ロボットハンド制御部28は、ロボットハンド15を操作してワーク13をパンチ12とダイ11の間の所望部位に搬送する。
【0061】
こうして、ワーク13に撓みが生じている場合でもロボットハンド15の角度、及び高さを調整することにより、該ワーク13を確実に所望の加工位置に搬送することができるのである。
【0062】
このようにして、第2実施形態に係る加工機の板材供給装置では、ステレオカメラ31,32を用いてワーク13を撮影し、撮影された画像に基づいて、ワーク13の先端部p1の高さを算出し、更に先端部p1の傾斜角度θを求めている。そして、傾斜角度θが小さくなるようにロボットハンド15の角度を制御し、更に、該ロボットハンド15の高さを制御している。従って、ワーク13をロボットハンド15で把持した際に、該ワーク13に撓みが発生してワーク先端部が基準高さよりも低い位置となった場合であっても、確実にプレスブレーキ100の隙間部分(パンチ12とダイ11との間)からワーク13を挿入して、所望の加工位置にワーク13を載置することが可能となる。
【0063】
従って、従来のように、ワーク13を複数のロボットハンドで把持することや、撓みを防止するために支持台を設けるなどの必要が無くなり、極めて簡単な操作でワーク13を所望の加工位置に搬送することが可能となる。
【0064】
ワーク13の下方から赤外線を照射し、且つ、この赤外線を拡散させ、更に、ワーク13の上方に設けられたステレオカメラ31,32によりワーク13を撮影しているので、ワーク13が金属の場合で光が反射する場合であっても、ステレオカメラ31,32にて撮影された画像に含まれる影の部分(ワーク13により赤外線が遮断されている部分)に基づいてワーク先端部p1の垂れ量D、及び傾斜角度θを高精度に求めることができ、極めて精度良くワーク13を所定の加工位置に供給することが可能となる。
【0065】
以上、本発明の加工機の板材供給装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【0066】
例えば、上述した各実施形態では、ワーク13として金属の板材を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、金属以外の材料についても透明である場合を除き、適用することが可能である。