(57)【要約】【課題】ティーチングポイントを必ず通過させるとともに、このティーチングポイントでのトルク変動を抑えて衝撃の緩和を図る。【解決手段】チルト軸の作動方向が反転する反転ポイントの前後におけるティーチングデータの速度を演算し、この演算される速度が所定値以上であるときに、反転ポイントの外側であってその反転ポイントから所定距離離れた位置に仮想ティーチングポイントを設定し、この設定される仮想ティーチングポイントに対して反転ポイントの前後の各ティーチングポイントから引かれた２直線にそれぞれ接しかつ反転ポイントを通る円弧軌道データを新たなティーチングデータとして元のティーチングデータを補正演算する。【選択図】          図３
2004252628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動体の作動方向が反転する反転ポイントをティーチングポイントとして含むティーチングデータを作成する方法であって、
前記反転ポイントの外側であってその反転ポイントから所定距離離れた位置に仮想ティーチングポイントを設定し、この仮想ティーチングポイントに対して前記反転ポイントの前後の各ティーチングポイントから引かれた２直線にそれぞれ接しかつ前記反転ポイントを通る円弧軌道を新たなティーチングデータとして元のティーチングデータを補正することを特徴とするティーチングデータ作成方法。
【請求項２】
作動体の作動方向が反転する反転ポイントをティーチングポイントとして含むティーチングデータを作成する装置であって、
前記反転ポイントの前後におけるティーチングデータの速度を演算する速度演算手段と、この速度演算手段により演算される速度が所定値以上であるときに、前記反転ポイントの外側であってその反転ポイントから所定距離離れた位置に仮想ティーチングポイントを設定する仮想ティーチングポイント設定手段と、この仮想ティーチングポイント設定手段により設定される仮想ティーチングポイントに対して前記反転ポイントの前後の各ティーチングポイントから引かれた２直線にそれぞれ接しかつ前記反転ポイントを通る円弧軌道データを新たなティーチングデータとして元のティーチングデータを補正演算する補正演算手段とを備えることを特徴とするティーチングデータ作成装置。
【請求項３】
ワークを保持するワーク保持手段を有するクロスバーと、このクロスバーをその軸心周りに回動させるチルト手段を備えるプレス機械におけるワーク搬送装置に適用され、前記作動体が前記クロスバーであり、その作動方向がそのクロスバーの軸心周りの回動方向である請求項２に記載のティーチングデータ作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動体の作動方向が反転する反転ポイントをティーチングポイントとして含むティーチングデータ作成方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トランスファプレスにおいては、連続して行われる多工程のプレス加工に連動して加工すべきワークを加工位置に対して搬入、搬出するためのワーク搬送装置が設けられている。また、タンデムプレスラインにおいても、互いに隣接するプレス間でワークを搬送するとともに加工位置に対してそのワークを搬入、搬出するためのワーク搬送装置が設けられている。この種のワーク搬送装置としては、ワーク搬送方向に沿って並設される一対のリフトビームと、これらリフトビームに対してワーク搬送方向に間隔を存して移動自在に支承される複数のクロスバーキャリアと、互いに対向するクロスバーキャリア間にワーク搬送方向と直交するように横架されるクロスバーを備え、このクロスバーに取り付けられるワーク保持手段によってワークを保持して搬送するようにしたものが知られている。
【０００３】
また、金型の都合によっては、ワークを工程間で搬送する間にクロスバーの軸方向に回動（チルト動作）させる必要があることから、クロスバーをその軸心周りに回動させるチルト手段を前記ワーク搬送装置に付設することも行われている。
【０００４】
さらに、前述のようなワーク搬送装置においては、搬送すべきワークと金型との干渉を避けるために、その昇降方向動作および搬送方向動作を所定のフィーダモーションとして設定し、このフィーダモーションに基づきリフト軸サーボモータおよびフィード軸サーボモータ等を制御するようにされている。このようにワーク搬送装置の基本的な動作は予め用意したフィーダモーションにより決定されるが、前記チルト手段の動作については、ユーザーサイドにおけるオンラインティーチング作業に基づくポイントティーチングによって決定されるのが普通である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のようにチルト手段の動作をポイントティーチングにて教示した場合には、図７に示されるように、特にチルト軸の回動方向が反転する反転ポイント（ティーチングポイントＴｐ）において大きな加速度が発生することによりチルトトルクが局部的に大きくなり、チルト軸の回動が他の軸およびスライドの動きに追従することができず、大きな同期ずれを生じプレス機械が非常停止したり、あるいはワークと金型が干渉するという事態になる。また時には、このトルク変動による衝撃力によって搬送中にワークを落としてしまうこともある。なお、図７において、細線はフィード角度に対するチルト指令角度（隣接するティーチングポイント間を直線で繋いだもの）を表わし、太線はそのチルト指令角度に基づくチルトトルクを表わしている。
【０００６】
ところで、一般に、この種のポイントティーチングを実施する際、図７のようにティーチングポイントＴｐの前後が鋭角状の指令直線になる場合に、前述のような衝撃力を緩和するために、円弧補間によってその軌道をなまらせるようにすることが行われる。ところが、このように鋭角状に尖った部分を単に円弧補間により丸くする手法では、円弧の半径が大きくなるほど指令値がその尖った部分の先端であるティーチングポイントＴｐから外れてしまって、ポイントティーチングの精度が悪化するという問題点が発生する。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、ティーチングポイントを必ず通過させるとともに、このティーチングポイントでのトルク変動を抑えて衝撃の緩和を図ることのできるティーチングデータ作成方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明によるティーチングデータ作成方法は、作動体の作動方向が反転する反転ポイントをティーチングポイントとして含むティーチングデータを作成する方法であって、
前記反転ポイントの外側であってその反転ポイントから所定距離離れた位置に仮想ティーチングポイントを設定し、この仮想ティーチングポイントに対して前記反転ポイントの前後の各ティーチングポイントから引かれた２直線にそれぞれ接しかつ前記反転ポイントを通る円弧軌道を新たなティーチングデータとして元のティーチングデータを補正することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、作動体の作動方向が反転する反転ポイントの外側の所定距離離れた位置に仮想ティーチングポイントが設定され、この仮想ティーチングポイントに対して引かれた２直線にそれぞれ接しかつ反転ポイントを通る円弧軌道が新たなティーチングデータにされるので、鋭角状の角部を有する反転ポイント近傍のティーチングデータを円弧補間によってなまらせることができ、この反転ポイントでのトルク変動を抑えて同期ずれ量を減少させ、かつ作動体に加わる衝撃を緩和することができる。また、このように円弧補間を行っても、作動体の指令値がティーチングポイントから外れることがなく、ポイントティーチングを精度良く行うことができる。
【００１０】
次に、第２発明に係るティーチングデータ作成装置は、
作動体の作動方向が反転する反転ポイントをティーチングポイントとして含むティーチングデータを作成する装置であって、
前記反転ポイントの前後におけるティーチングデータの速度を演算する速度演算手段と、この速度演算手段により演算される速度が所定値以上であるときに、前記反転ポイントの外側であってその反転ポイントから所定距離離れた位置に仮想ティーチングポイントを設定する仮想ティーチングポイント設定手段と、この仮想ティーチングポイント設定手段により設定される仮想ティーチングポイントに対して前記反転ポイントの前後の各ティーチングポイントから引かれた２直線にそれぞれ接しかつ前記反転ポイントを通る円弧軌道データを新たなティーチングデータとして元のティーチングデータを補正演算する補正演算手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、作動体の作動方向が反転する反転ポイントのティーチングデータを作成するに際して、まず速度演算手段により前記反転ポイントの前後におけるティーチングデータの速度が演算され、次いで、前記速度演算手段により演算された速度が所定値以上であるときには、仮想ティーチングポイント設定手段により前記反転ポイントの外側であってその反転ポイントから所定距離離れた位置に仮想ティーチングポイントが設定され、この後、補正演算手段により前記仮想ティーチングポイント設定手段により設定された仮想ティーチングポイントに対して前記反転ポイントの前後の各ティーチングポイントから引かれた２直線にそれぞれ接しかつ前記反転ポイントを通る円弧軌道データを新たなティーチングデータとして元のティーチングデータが補正演算される。こうして、ティーチングデータの反転ポイント前後の速度が所定値以上のティーチングポイント、言い換えれば鋭角状の角部を有する反転ポイントにおいて、その近傍のティーチングデータを、ティーチングポイントを通過させつつ円弧補間によってなまらせることができる。したがって、第１発明と同様の効果を奏し得る。
【００１２】
前記第２発明においては、ワークを保持するワーク保持手段を有するクロスバーと、このクロスバーをその軸心周りに回動させるチルト手段を備えるプレス機械におけるワーク搬送装置に適用され、前記作動体が前記クロスバーであり、その作動方向がそのクロスバーの軸心周りの回動方向であるのが好ましい。このように第２発明によるティーチングデータ作成装置をプレス機械におけるワーク搬送装置のチルト手段に用いることで、チルト手段の動作をポイントティーチングにて教示した場合であっても、チルト軸の回動方向が反転するティーチングポイントにおいてもチルトトルクが増大するのを抑えることができ、チルト軸の回動が他の軸およびスライドの動きに十分追従できるので、大きな同期ずれを生じさせることがなくなる。また、トルク変動による衝撃力によって搬送中にワークを落下させるという不具合の発生を確実に回避することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるティーチングデータ作成方法およびその装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１には本発明の一実施形態に係るタンデムプレスラインの正面図が、図２にはその側面図がそれぞれ示されている。
【００１５】
本実施形態はタンデムプレスラインに用いられるワーク搬送装置に適用された例を示すものである。このタンデムプレスライン１は、相互に所定間隔を有して上流側（図の左側）から下流側へ向けて直列に配置される複数台（本実施形態では４台）のプレス２，３，４，５と、最上流側のプレス２の上流側に配される材料搬入装置６と、最下流側のプレス５の下流側に配される製品搬出装置７と、前記材料搬入装置６上のワーク８を第１番目のプレス２の加工ステーションに搬送するワーク搬送装置９と、互いに隣接するプレス２，３，４，５の各加工ステーション間でワーク８の受け渡し（搬出・搬入）を行うワーク搬送装置１０，１１，１２と、第４番目のプレス５の加工ステーションから前記製品搬出装置７上へワーク８を搬送するワーク搬送装置１３を備えて構成されている。
【００１６】
前記各プレス２，３，４，５は、本体フレームとしてのアプライト１４と、このアプライト１４の上方に配されて駆動力伝達機構が内蔵される上部フレーム１５と、前記アプライト１４に上下動自在に支承され、前記駆動力伝達機構を介して上下動されるスライド１６と、このスライド１６に対向配置されてベッド１７上に設けられるボルスタ１８とを備え、スライド１６の下端に装着される上金型と、ボルスタ１８の上端に装着される下金型とによってワーク８に加工がなされるように構成されている。
【００１７】
以下、代表例として、ワーク搬送装置１０の構成を中心に説明する。なお、他のワーク搬送装置９，１１，１２，１３についてもその基本構成は略同様である。
【００１８】
前記ワーク搬送装置１０は、ワーク搬送方向の左右両側に互いに離間して配される一対のリフトビーム１９，１９を備えている。このリフトビーム１９の上部には、アプライト１４に沿うように上方へ向けて延設されるロッド２０が取着されている。一方、アプライト１４の上部には支持部材２１を介してリフト軸サーボモータ２２が装着され、このサーボモータ２２の出力軸に取り付けられるピニオンが前記ロッド２０に刻設されるラックに噛合することで、サーボモータ２２の正逆回転によってリフトビーム１９が昇降動されるようになっている。ここで、前記リフト軸サーボモータ２２は、図示されないコントローラからの制御信号により予め設定されたフィーダモーションに基づき制御される。
【００１９】
左右の各リフトビーム１９の下方にはそのリフトビーム１９の長手方向（ワーク搬送方向）に沿って移動可能なキャリア２３が配され、このキャリア２３の下方にはそのキャリア２３に沿ってワーク搬送方向に移動可能なサブキャリア２４が配されている。また、互いに対向する一対のサブキャリア２４，２４間はクロスバー２５により連結され、このクロスバー２５の下面に複数個のバキュームカップ（ワーク保持手段）２６が装着されて、これらバキュームカップ２６によってワーク８が吸着されるようになっている。ここで、前記キャリア２３およびサブキャリア２４はそれぞれ図示されないリニアモータによって移動され、各リニアモータはコントローラからの制御信号により予め設定されたフィーダモーションに基づき制御される。
【００２０】
前記サブキャリア２４には、前記クロスバー２５をその軸心周りに回動させることによりワーク８を傾動させるチルト装置（チルト手段）２７が装備されている。このチルト装置２７は、サブキャリア２４に取着されるサーボモータ２８と、このサーボモータ２８の回転力をロッド部２９に伝達する動力伝達機構（図示省略）を備え、サーボモータ２８の作動によりロッド部２９を介してクロスバー２５をその軸心周りに回動させる機能を有している。
【００２１】
本実施形態においては、前記クロスバー２５の軸心（チルト軸）周りの指令角度、すなわちチルト指令角度の設定をポイントティーチングにて行い、そのティーチングにて得られたティーチングポイントデータＴｐに基づき、図３にて示されるように、コントローラ内のティーチングデータ作成部３０においてチルト指令角度データＳが演算され、出力される。そして、この出力データに基づき前記サーボモータ２８が制御される。
【００２２】
前記ティーチングデータ作成部３０は、入力されたティーチングポイントデータＴｐに基づき、そのティーチングポイントの前後の速度（角度）を演算する速度演算手段３１と、この速度演算手段３１により演算される速度の値に応じて補間方法を選択する補間方法選択手段３２と、この補間方法選択手段３２により選択された補間方法、言い換えれば第１円弧補間、第２円弧補間および直線補間のうちのいずれかの補間方法によってそれぞれティーチングポイント間の補間演算を行う第１円弧補間演算手段３３、第２円弧補間演算手段３４および直線補間演算手段３５と、これらいずれかの補間演算手段３３〜３５により演算された値に基づいて最終的なチルト指令角度を演算するチルト指令角度演算手段３６とを備え、このチルト指令角度演算手段３６の出力値である前記チルト指令角度データＳが出力されるように構成されている。
【００２３】
次に、このティーチングデータ作成部３０におけるチルト指令角度データＳの演算フローを図４に示されるフローチャートに基づき、図５に示される補間パターン説明図を参照しつつ説明する。なお、Ｓ１〜Ｓ１５は各ステップを示す。
【００２４】
Ｓ１：第１円弧補間演算手段３３および第２円弧補間演算手段３４により演算を行う円弧補間のパラメータｅ１，ｅ２を設定する。ここで、パラメータｅ１は、大きい円弧にて補間を行う補間パターン１（図５（ａ）参照）のパラメータであり、パラメータｅ２は、小さい円弧にて補間を行う補間パターン２（図５（ｂ）参照）のパラメータである。なお、これらの値ｅ１，ｅ２は一定値であって、実験によって得られた値が用いられる。
Ｓ２：ティーチングデータ作成部３０に入力されたティーチングポイントデータＴｐを受け取る。
【００２５】
Ｓ３：受け取ったティーチングポイントデータＴｐに基づき、そのティーチングポイント前後の角度計算を行う。例えば図５（ａ）に示されるティーチングポイントＴｐ１の場合には、直線Ｌ１と水平線（Ｘ軸）とのなす角θ１（＋値）および直線Ｌ２と水平線（Ｘ軸）とのなす角θ２（−値）の角度を計算する。なお、この角度はフィード角度に対するチルト指令角度の増加率を示すもので、ティーチングポイントＴｐ１の前後の速度に相当する。
【００２６】
Ｓ４：前ステップＳ３の計算結果に基づき、角度θ１およびθ２の絶対値がいずれも所定値（α）よりも大きいか否か、言い換えればティーチングポイントが鋭角状の角部を有する反転ポイントであるか否かを判定する。そして、角度θ１およびθ２の絶対値がいずれも所定値よりも大きいときには、補間方法選択手段３２により補間パターン１による補間方法を選択し、前記所定値未満であるときには、補間パターン２，３による補間方法を選択する。
【００２７】
Ｓ５：補間パターン１が選択された場合には、図５（ａ）に示されるように、第１円弧補間演算手段３３における仮想ティーチングポイント設定手段により、ティーチングポイント（反転ポイント）Ｔｐ１の外側であってそのティーチングポイントＴｐ１から距離ｅ１だけ離れた位置に仮想ティーチングポイントＴｉを設定する。なお、ティーチングポイント間をつないだ折線の角部において、２直線のなす角度が１８０°より大きい方を外側とし、その逆側を内側としている。さらに、図５（ａ）では、上下方向に距離ｅ１離れた位置に仮想ティーチングポイントを設定したが、距離ｅ１の方向は各ティーチングポイントで一義的に定められるようにすれば良い。例えばティーチングポイント前後の２直線のなす角度を等分にする方向に定めても良い。
【００２８】
Ｓ６：補間パターン２，３が選択された場合には、ティーチングポイントＴｐ２，Ｔｐ３は移動させない。なお、ステップＳ３〜ステップＳ６の処理はティーチングポイントの数だけ繰り返し行う。
【００２９】
Ｓ７：次に、チルト指令角度データ（カムデータ）を作成するために、ステップＳ３と同様にして、ティーチングポイントデータＴｐに基づき、そのティーチングポイント前後の角度計算を行う。なお、仮想ティーチングポイントを設定した箇所においては、このポイントをその箇所のティーチングポイントとして取り扱う。
Ｓ８：前ステップＳ７の計算結果に基づき、角度θ２’とθ１’との差の絶対値が所定値（β；但しβ＜α）未満であるか否か、言い換えればティーチングポイントの前後の直線のなす角度が１８０°（直線）に極めて近い角度であるか否かを判定する。
【００３０】
Ｓ９：ティーチングポイントの前後の直線のなす角度が１８０°に極めて近い場合には、図５（ｃ）に示される補間パターン３を選択し、直線補間演算手段３５により元の直線をそのまま繋ぐ直線補間を行う（円弧補間を行わない）。
【００３１】
Ｓ１０：ステップＳ８の判定において、角度θ２’とθ１’との差の絶対値が所定値以上である場合には、次にステップＳ５で仮想ティーチングポイントを設定したか否かによって補間パターン１もしくは補間パターン２のいずれかが適切かを判定する。
【００３２】
Ｓ１１：仮想ティーチングポイントを設定していない場合には、ティーチングポイントＴｐ２の前後の直線のうちのいずれかの直線が寝ている場合である（図５（ｂ）参照）ので、補間パターン２を選択し、ティーチングポイントＴｐ２はそのまま採用し、元の２直線と接し、ティーチングポイントＴｐ２から距離ｅ２だけ内側に移動した仮想ポイントＴｊを通過するように小さな円弧で結ぶ（第２円弧補間）。なお、この場合には、ティーチングポイントＴｐ２は通らないことになるが、このティーチングポイントＴｐ２の極近傍を通ることになるので、実際上は支障がない。
【００３３】
Ｓ１２：仮想ティーチングポイントを設定している場合には、この仮想ティーチングポイントＴｉを通るように引かれた新たな２直線Ｌ３，Ｌ４に接し、かつ元のティーチングポイントＴｐ１を通過するように大きな円弧で結ぶ（第１円弧補間）。
【００３４】
Ｓ１３〜Ｓ１４：補間パターン１，２に対して、補正演算手段により元のデータを補正することによって直線部のデータおよび円弧部のデータを作成する。なお、ステップＳ７〜ステップＳ１４の処理はティーチングポイントの数だけ繰り返し行う。
Ｓ１５：最後に作成されたデータの調整を行ってフローを終了する。
【００３５】
以上のように本実施形態のティーチングデータ作成方法（特に補正パターン１）によれば、チルト軸の作動方向が反転する反転ポイントにおいて、その前後の速度が大きい場合に、その反転ポイント（ティーチングポイントＴｐ１）の外側の所定距離ｅ１だけ離れた位置に仮想ティーチングポイントＴｉが設定され、この仮想ティーチングポイントＴｉに対して引かれた２直線Ｌ３，Ｌ４にそれぞれ接しかつ反転ポイント（ティーチングポイントＴｐ１）を通る円弧軌道が新たなティーチングデータにされるので、鋭角状の角部を有する反転ポイント近傍のティーチングデータを円弧補間によってなまらせることができる。したがって、前記反転ポイントでのトルク変動を抑えることができ、チルト軸の回動が他の軸およびスライドの動きに十分追従できるので、大きな同期ずれを生じさせることがなくなる。また、クロスバー２５に加わる衝撃を緩和することができるので、衝撃力によって搬送中にワーク８を落下させるという事態の発生を確実に防ぐことができる。また、この補正パターン１においては、円弧補間によってもチルト指令角度がティーチングポイントＴｐ１から外れることがないので、ポイントティーチングを精度良く行うことができるという利点がある。
【００３６】
図６には、本実施形態におけるチルト指令角度およびチルトトルクの線図が示されている。なお、この図においても図７と同様、細線はフィード角度に対するチルト指令角度を表わし、太線はそのチルト指令角度に基づくチルトトルクを表わしている。また、図中、記号Ｔｐ１は補間パターン１により円弧補間を行ったティーチングポイントを、記号Ｔｐ２は補間パターン２により円弧補間を行ったティーチングポイントをそれぞれ示している。
【００３７】
この図６から明らかなように、補間パターン１にて円弧補間を行ったティーチングポイントＴｐ１においては、図７（従来例）との比較においてチルトトルクは著しく小さくなっていることがわかる。また、補間パターン２にて円弧補間を行ったティーチングポイントＴｐ２においては、チルトトルクの減少率は少ないが、この部分においては元々チルトトルクは小さな値であるため格別支障はない。
【００３８】
本実施形態においては、チルト軸のティーチング設定を例として説明したが、本発明は、このチルト軸に限らず、ポイントティーチングを行うものであれば他の軸に対しても適用可能であり、勿論、タンデムプレスラインに用いられるワーク搬送装置に限らず、トランスファプレス等に対しても適用可能である。また、この種のワーク搬送装置に限らず、他の分野、例えばロボットのオンラインティーチング等に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るタンデムプレスラインの正面図である。
【図２】図２は、図１の側面図である。
【図３】図３は、ティーチングデータ作成部の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、ティーチングデータ作成部におけるチルト指令角度データの演算フローを示すフローチャートである。
【図５】図５は、補間パターン説明図である。
【図６】図６は、本実施形態におけるチルト指令角度およびチルトトルクの線図である。
【図７】図７は、従来のチルト指令角度およびチルトトルクの線図である。
【符号の説明】
１            タンデムプレスライン
１０          ワーク搬送装置
２５          クロスバー
２７          チルト装置
２８          サーボモータ
３０          ティーチングデータ作成部
３１          速度演算手段
３２          補間方法選択手段
３３          第１円弧補間演算手段
３４          第２円弧補間演算手段
【図１】
2004252628.tif 000003
【図２】
2004252628.tif 000004
【図３】
2004252628.tif 000005
【図４】
2004252628.tif 000006
【図５】
2004252628.tif 000007
【図６】
2004252628.tif 000008
【図７】
2004252628.tif 000009