(57)【要約】【課題】加熱ヘッドの姿勢やハンドの動作範囲の制限が少なくて済み、ティーチングの自由度が拡がって、ティーチング作業及び加熱ヘッドの位置決めを簡単なものとすることができる加熱ヘッド支持装置及び加熱ヘッド支持装置を用いた曲げ加工方法を提供する。【解決手段】高周波誘導加熱により鋼板Ｗを曲げる曲げ加工装置の加熱ヘッド１をロボットハンドＨに取り付けて支持する加熱ヘッド支持装置１０であって、ロボットハンドＨに装着されるベースプレート１１と、加熱ヘッド１を取り付けるヘッド取り付けプレート１２と、ヘッド取り付けプレート１２及びベースプレート１１の間に位置して、ヘッド取り付けプレート１２を揺動可能に支持し且つ負荷がない状態でヘッド取り付けプレート１２を所定位置に復帰させる倣い機構のコイルばね１３と、必要に応じてベースプレート１１にヘッド取り付けプレート１２を固定するエアシリンダ１４を備えている。【選択図】図１
2010094759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波誘導加熱により金属板を曲げる加熱ヘッドをロボットハンドに取り付けて支持する加熱ヘッド支持装置であって、
前記ロボットハンドに装着される基部と、
前記加熱ヘッドを取り付けるヘッド取り付け部と、
このヘッド取り付け部と前記基部との間に位置して、該ヘッド取り付け部を揺動可能に支持すると共に負荷がない状態で所定の位置に復帰させる倣い機構と、
必要に応じて前記基部に対して前記ヘッド取り付け部を固定する固定手段を備えている
ことを特徴とする加熱ヘッド支持装置。
【請求項２】
前記固定手段は、前記ヘッド取り付け部を前記基部に当接させた状態で固定する流体圧シリンダである請求項１に記載の加熱ヘッド支持装置。
【請求項３】
前記ヘッド取り付け部に取り付けた加熱ヘッドが所定の加工位置に到達したのを検知する位置検知手段を備えている請求項１又は２に記載の加熱ヘッド支持装置。
【請求項４】
ロボットハンドに請求項１〜３のいずれかに記載の加熱ヘッド支持装置を介して加熱ヘッドを取り付けて金属板の曲げ加工を行うに際して、
前記ロボットハンドを動作させて前記加熱ヘッドを移動させる段階で、固定手段によりヘッド取り付け部を基部に対して固定し、
所定の加工位置において前記加熱ヘッドを動作させて高周波誘導加熱により前記金属板を曲げる段階で、前記固定手段による前記ヘッド取り付け部の基部に対する固定状態を解除して該ヘッド取り付け部の倣い機構による揺動を可能とする
ことを特徴とする加熱ヘッド支持装置を用いた曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波誘導加熱により鋼板等の金属板を曲げる加熱ヘッドをロボットハンドに取り付けて支持するのに用いられる加熱ヘッド支持装置及びこの加熱ヘッド支持装置を用いた曲げ加工方法に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波誘導加熱により鋼板等の金属板を曲げる場合、例えば、金属板載置部を跨いで走行する門型台車の横梁に、高周波加熱コイル及び冷却配管を具備した加熱ヘッドを長手方向に移動可能で且つ上下方向に移動可能に設け、高周波加熱コイルの周囲に複数配置したボールプランジャを金属板載置部上における金属板の表面に当接させて、高周波加熱コイルと金属板の表面との間隔を一定に保持しつつ、加熱ヘッドに金属板の表面に沿う移動を行わせるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように、門型台車の横梁に加熱ヘッドを長手方向に移動可能で且つ上下方向に移動可能に設ける場合において、門型台車及び加熱ヘッドをそれぞれ動作させて加熱ヘッドを金属板の表面に沿って移動させるように成せば、金属板の全体を比較的緩やかに曲げることはできるが、曲率が大きい端部の曲げ加工には対応することがほとんどできないのが実情である。
【０００４】
そこで、最近では、多関節ロボットのハンドに加熱ヘッドを取り付け、この多関節ロボットのハンドを動作させて、加熱ヘッドを金属板の端部に位置させることで、曲率が大きい金属板の端部を曲げる試みがなされている。
【特許文献１】特開平11-090538号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、多関節ロボットのハンドに加熱ヘッドを取り付けて曲げ加工を行う場合には、金属板の端部の熱による曲がりを許容するべく、多関節ロボットのハンドに対して加熱ヘッドを自由に倣い動作させるようにする必要がある。
しかしながら、このように多関節ロボットのハンドに対して加熱ヘッドを常時自由に倣い動作可能な状態にすると、例えば、ロボットハンドを旋回させて加熱ヘッドを加工ポイントに移動させる場合に、加熱ヘッドがふら付いて周辺機器や周辺の部材と干渉するのを避けるべく、加熱ヘッドの姿勢やハンドの動作範囲を制限する必要があり、その分だけティーチングの自由度が狭まってしまい、このティーチング作業及び加熱ヘッドの位置決めが煩雑且つ困難なものとなってしまうという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００６】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、加熱ヘッドの姿勢やハンドの動作範囲の制限が少なくて済み、その結果、ティーチングの自由度が拡がって、ティーチング作業及び加熱ヘッドの位置決めを簡単なものとすることができる加熱ヘッド支持装置及び加熱ヘッド支持装置を用いた曲げ加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、高周波誘導加熱により金属板を曲げる加熱ヘッドをロボットハンド（望ましくは６軸多関節ロボットのハンド）に取り付けて支持する加熱ヘッド支持装置であって、前記ロボットハンドに装着される基部と、前記加熱ヘッドを取り付けるヘッド取り付け部と、このヘッド取り付け部と前記基部との間に位置して、該ヘッド取り付け部を揺動可能に支持すると共に負荷がない状態で所定の位置に復帰させる倣い機構と、必要に応じて前記基部に対して前記ヘッド取り付け部を固定する固定手段を備えている構成としたことを特徴としており、この加熱ヘッド支持装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る加熱ヘッド支持装置において、前記固定手段は、前記ヘッド取り付け部を前記基部に当接させた状態で固定するエアシリンダや液圧シリンダなどの流体圧シリンダである構成としている。
この場合、固定手段としては、上記したエアシリンダや液圧シリンダなどの流体圧シリンダのほかに、例えば、基部及びヘッド取り付け部のいずれか一方に配置していずれか他方を挟み込んで固定するクランプなどの把持機構を採用することができる。
【０００９】
さらに、本発明の請求項３に係る加熱ヘッド支持装置は、前記ヘッド取り付け部に取り付けた加熱ヘッドが所定の加工位置に到達したのを検知する接触センサなどの位置検知手段を備えている構成としている。
一方、本発明の請求項４に係る加熱ヘッド支持装置を用いた曲げ加工方法は、ロボットハンドに上記いずれかの加熱ヘッド支持装置を介して加熱ヘッドを取り付けて金属板の曲げ加工を行うに際して、前記ロボットハンドを動作させて前記加熱ヘッドを移動させる段階で、固定手段によりヘッド取り付け部を基部に対して固定し、所定の加工位置において前記加熱ヘッドを動作させて高周波誘導加熱により前記金属板を曲げる段階で、前記固定手段による前記ヘッド取り付け部の基部に対する固定状態を解除して該ヘッド取り付け部の倣い機構による揺動を可能とする構成としている。
【００１０】
本発明に係る加熱ヘッド支持装置では、例えば、ロボットハンドを動作させて加熱ヘッドを移動させるに際して、基部に対して倣い機構を介して揺動可能に連結するヘッド取り付け部を固定手段により固定すると、例えば、ロボットハンドに旋回動作を行わせたとしても、加熱ヘッドがふら付いて基部から離れる方向に動いたりすることがないので、加熱ヘッドの移動経路を周辺機器や周辺の部材の近傍に設定し得ることとなる。
【００１１】
すなわち、加熱ヘッドの姿勢やロボットハンドの動作範囲の制限が少なくなり、その結果、ティーチング作業及び加熱ヘッドの位置決めを容易にそして正確に行い得ることとなる。
そして、曲げ加工位置において、固定手段によるヘッド取り付け部の基部に対する固定を解除すると、倣い機構によって基部に対するヘッド取り付け部の揺動が可能になるので、金属板の熱による曲がりが許容されて、金属板の中央部は勿論のこと、端部においてもしわなく曲げ加工を行い得ることとなり、曲げ加工後において、ロボットハンドを動作させて加熱ヘッドを金属板の表面から離間させると、ヘッド取り付け部は負荷がない状態になって上記倣い機構により所定の位置に復帰することとなり、この状態で再び固定手段により基部に対してヘッド取り付け部を固定してロボットハンドを動作させれば、加熱ヘッドを周辺機器や周辺の部材に干渉させることなく移動させ得ることとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に係る加熱ヘッド支持装置では、上記した構成としているので、加熱ヘッドの移動経路を周辺機器や周辺の部材の近傍に設定することができ、したがって、加熱ヘッドの姿勢やロボットハンドの動作範囲の制限が少なくなる分だけティーチングの自由度が拡がって、ティーチング作業及び加熱ヘッドの位置決めを簡単なものとすることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係る加熱ヘッド支持装置では、上記した構成としたため、構造を複雑なものとすることなく、ロボットハンドに対して加熱ヘッドを固定状態とすることができ、本発明の請求項３に係る加熱ヘッド支持装置では、上記した構成としたから、加熱ヘッドの安全且つ確実な位置決めが可能になるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００１４】
一方、本発明の請求項４に係る加熱ヘッド支持装置を用いた曲げ加工方法では、上記した構成としているので、ロボットのティーチング作業及び加熱ヘッドの位置決めの容易化を実現したうえで、金属板の中央部のみならず端部においてもしわなく曲げ加工を行うことが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る加熱ヘッド支持装置を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明に係る加熱ヘッド支持装置の一実施形態を示しており、この実施形態では、加熱ヘッドを６軸多関節ロボットのハンドに装着する場合を例に挙げて説明する。
図１及び図２に示すように、加熱ヘッド１は、ヘッド本体２と、このヘッド本体２の先端（図示下端）に設けられて冷却水を流通させつつ金属板である鋼板Ｗの表面を高周波誘導加熱する高周波管３を磁心材料であるフェライト板４上に渦巻状に配置してなる加熱プレート５と、この加熱プレート５のフェライト板４上において高周波管３の周囲に複数配置した鋼板接触体６を備えている。
【００１６】
このような構成の加熱ヘッド１をロボットハンドＨに取り付ける加熱ヘッド支持装置１０は、図３にも示すように、ロボットハンドＨの先端に張り出し部１１ａを連結することで装着されるベースプレート（基部）１１と、加熱ヘッド１を取り付けるヘッド取り付けプレート（ヘッド取り付け部）１２と、このヘッド取り付けプレート１２及びベースプレート１１の間に位置して、ヘッド取り付けプレート１２を揺動可能に支持すると共に負荷がない状態においてヘッド取り付けプレート１２をベースプレート１１と平行を成す位置（所定位置）に復帰させる倣い機構と、必要に応じてベースプレート１１に対してヘッド取り付けプレート１２を固定状態とするエアシリンダ（固定手段）１４を備えており、倣い機構は、ヘッド取り付けプレート１２及びベースプレート１１の間における３箇所にコイルばね１３を配置してなっている。
【００１７】
この場合、エアシリンダ１４は、そのシリンダロッド１４ａをヘッド取り付けプレート１２側に向けて３箇所のコイルばね１３の中心に設置してあり、必要に応じてロッド押出作動して、ベースプレート１１に設けた係止体１５にヘッド取り付けプレート１２を押し付けることで、ベースプレート１１にヘッド取り付けプレート１２を固定するようになっている。
【００１８】
また、この加熱ヘッド支持装置１０は、ベースプレート１１の複数個所に位置検知手段としての接触センサ１６を配置しており（図１のみ示す）、ヘッド取り付けプレート１２に取り付けた加熱ヘッド１が所定の加工位置に到達したのを検知するようにしている。
上記した加熱ヘッド支持装置１０によってロボットハンドＨに取り付けた加熱ヘッド１を用いて鋼板Ｗの曲げ加工を行うに際しては、まず、ロボットハンドＨを動作させて加熱ヘッド１を移動させる段階において、加熱ヘッド支持装置１０のエアシリンダ１４をロッド押出作動させて、ベースプレート１１の係止体１５にヘッド取り付けプレート１２を押し付けることで、ベースプレート１１に対してヘッド取り付けプレート１２を固定する、すなわち、ロボットハンドＨに加熱ヘッド１を固定状態とする（図１に示す状態）。
【００１９】
この状態で、ロボットハンドＨに旋回動作を行わせて加熱ヘッド１を移動させると、加熱ヘッド１がふら付いてロボットハンドＨに連結したベースプレート１１から離れる方向に動いたりすることがないので、加熱ヘッド１の移動経路を周辺機器や周辺の部材の近傍に設定し得ることとなる。
つまり、加熱ヘッド１の姿勢やロボットハンドＨの動作範囲の制限が少なくなって、ティーチング作業及び加熱ヘッド１の位置決めが簡単なものとなる。
【００２０】
次いで、加熱ヘッド１が所定の曲げ加工位置に到達したのを接触センサ１６が検知し、これに続いて加熱ヘッド１を動作させて高周波誘導加熱により鋼板Ｗを曲げる段階において、加熱ヘッド支持装置１０のエアシリンダ１４にロッド引き込み作動させて、ベースプレート１１の係止体１５からヘッド取り付けプレート１２を離間可能とすることで、ベースプレート１１に対するヘッド取り付けプレート１２の固定状態を解除する、すなわち、ロボットハンドＨに対する加熱ヘッド１の固定状態を解除する。
【００２１】
この状態において、倣い機構を構成するコイルばね１３によってベースプレート１１に対するヘッド取り付けプレート１２の揺動が可能になるので、すなわち、ロボットハンドＨに対する加熱ヘッド１の揺動が可能になるので、鋼板Ｗの熱による曲がりが許容されて、鋼板Ｗの中央部は勿論のこと、端部においてもしわなく曲げ加工を行い得ることとなる（図２に示す状態）。
【００２２】
そして、上記曲げ加工後において、ロボットハンドＨを動作させて加熱ヘッド１を鋼板Ｗの表面から離間させると、ヘッド取り付けプレート１２は負荷がない状態になって倣い機構のコイルばね１３により所定の位置に復帰することとなり、この状態で再び加熱ヘッド支持装置１０のエアシリンダ１４をロッド押出作動させることにより、ベースプレート１１にヘッド取り付けプレート１２を固定してロボットハンドＨを動作させれば、加熱ヘッド１を周辺機器や周辺の部材に干渉させることなく移動させ得ることとなる。
【００２３】
上記した加熱ヘッド支持装置１０では、必要に応じてベースプレート１１に対してヘッド取り付けプレート１２を固定する固定手段として、エアシリンダ１４を採用しているので、構造を複雑なものとすることなく、ロボットハンドＨに対して加熱ヘッド１を固定状態とすることができ、また、上記した加熱ヘッド支持装置１０では、ベースプレート１１の複数個所に位置検知手段としての接触センサ１６を配置しているので、加熱ヘッド１の安全且つ確実な位置決めが可能になる。
【００２４】
図４及び図５は、本発明に係る加熱ヘッド支持装置の他の実施形態を示しており、この実施形態においても、加熱ヘッドを６軸多関節ロボットのハンドに装着する場合を例に挙げて説明する。
図４に示すように、この実施形態に係る加熱ヘッド支持装置２０が、先の実施形態に係る加熱ヘッド支持装置１０と相違するところは、ベースプレート１１に設けた係止体１５と、ヘッド取り付けプレート１２との間に、コイルばね１３とともに倣い機構を構成する安定化コイルばね２１を配置した点にあり、他の構成は先の実施形態に係る加熱ヘッド支持装置１０と同じである。
【００２５】
この実施形態に係る加熱ヘッド支持装置２０においても、エアシリンダ１４をロッド押出作動させて、ベースプレート１１の係止体１５にスペーサ２２を介してヘッド取り付けプレート１２を押し付けることで、ベースプレート１１に対してヘッド取り付けプレート１２を固定する、すなわち、ロボットハンドＨに加熱ヘッド１を固定状態とすることができ、この状態で、ロボットハンドＨに旋回動作を行わせて加熱ヘッド１を移動させたとしても、加熱ヘッド１がふら付いてロボットハンドＨに連結したベースプレート１１から離れる方向に動いたりすることがないので、加熱ヘッド１の移動経路を周辺機器や周辺の部材の近傍に設定し得ることとなる。
【００２６】
また、この実施形態に係る加熱ヘッド支持装置２０では、図５に示すように、エアシリンダ１４にロッド引き込み作動させた状態において、ベースプレート１１の係止体１５から離間可能となったヘッド取り付けプレート１２が、倣い機構を構成するコイルばね１３及び安定化コイルばね２１によって表裏から挟み込まれることから、固定状態が解除されたヘッド取り付けプレート１２、すなわち、加熱ヘッド１の安定化が図られることとなる。
【００２７】
図６及び図７は、本発明に係る加熱ヘッド支持装置のさらに他の実施形態を示しており、この実施形態においても、加熱ヘッドを６軸多関節ロボットのハンドに装着する場合を例に挙げて説明する。
図６に示すように、この実施形態に係る加熱ヘッド支持装置３０が、先の実施形態に係る加熱ヘッド支持装置１０と相違するところは、ヘッド取り付けプレート１２及びベースプレート１１の間における３箇所のコイルばね１３の中心に設置されて、基端側をベースプレート１１にスライダ３１及び球面軸受３２を介して揺動自在で且つ摺動自在に支持させると共に先端をヘッド取り付けプレート１２に固定したシャフト３３とから倣い機構を構成し、固定手段であるエアシリンダ１４をシャフト３３に並べて配置した点にあり、他の構成は先の実施形態に係る加熱ヘッド支持装置１０と同じである。
【００２８】
この実施形態に係る加熱ヘッド支持装置３０においても、エアシリンダ１４をロッド押出作動させて、ベースプレート１１の係止体１５にヘッド取り付けプレート１２を押し付ければ、ロボットハンドＨに加熱ヘッド１を固定とすることができ、この状態で、ロボットハンドＨに旋回動作を行わせて加熱ヘッド１を移動させたとしても、加熱ヘッド１がふら付いてロボットハンドＨに連結したベースプレート１１から離れる方向に動いたりするのを回避でき、したがって、加熱ヘッド１の移動経路を周辺機器や周辺の部材の近傍に設定し得ることとなる。
【００２９】
また、この実施形態に係る加熱ヘッド支持装置３０では、図６に示すように、エアシリンダ１４にロッド引き込み作動させた状態において、ベースプレート１１の係止体１５から離間可能となったヘッド取り付けプレート１２が、ベースプレート１１に揺動自在で且つ摺動自在に支持される倣い機構のシャフト３３の先端に固定されているので、固定状態が解除されたヘッド取り付けプレート１２、すなわち、加熱ヘッド１の安定化が図られることとなる。
【００３０】
上記した実施形態では、ベースプレート１１に対してヘッド取り付けプレート１２を固定する固定手段として、エアシリンダ１４を採用した場合を示したが、固定手段としては、上記したエアシリンダ１４や液圧シリンダなどの流体圧シリンダのほかに、例えば、ベースプレート１１及びヘッド取り付けプレート１２のいずれか一方に配置していずれか他方を挟み込んで固定するクランプなどの把持機構を採用する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る加熱ヘッド支持装置の一実施形態を示す加熱ヘッドを固定した状態の正面説明図である。
【図２】図１に示した加熱ヘッド支持装置の加熱ヘッドの揺動を許容した状態の正面説明図である。
【図３】図１に示した加熱ヘッド支持装置の全体斜視説明図である。
【図４】本発明に係る加熱ヘッド支持装置の他の実施形態を示す加熱ヘッドを固定した状態の正面説明図である。
【図５】図４に示した加熱ヘッド支持装置の加熱ヘッドの揺動を許容した状態の正面説明図である。
【図６】本発明に係る加熱ヘッド支持装置のさらに他の実施形態を示す加熱ヘッドを固定した状態の正面説明図である。
【図７】図６に示した加熱ヘッド支持装置の加熱ヘッドの揺動を許容した状態の正面説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  加熱ヘッド
１０，２０，３０  加熱ヘッド支持装置
１１  ベースプレート（基部）
１２  ヘッド取り付けプレート（ヘッド取り付け部）
１３  コイルばね（倣い機構）
１４  エアシリンダ（固定手段）
１６  接触センサ（位置検知手段）
２１  安定化コイルばね（倣い機構）
３１  スライダ（倣い機構）
３２  球面軸受（倣い機構）
３３  シャフト（倣い機構）
Ｈ  ロボットハンド  
Ｗ  鋼板（金属板）
【図１】
2010094759.tif 000003
【図２】
2010094759.tif 000004
【図３】
2010094759.tif 000005
【図４】
2010094759.tif 000006
【図５】
2010094759.tif 000007
【図６】
2010094759.tif 000008
【図７】
2010094759.tif 000009