(57)【要約】【課題】ロボットでワークを保持しながら曲げ加工を行う場合に、ロボットの円弧補間動作を容易かつ正確に教示できるようにしたロボットシステムの提供。【解決手段】曲げ加工における曲げ動作の回転軸線を規定するためのユーザ座標系４６を、作業者が教示操作盤３０に対してロボット１４の各軸の位置や角度を入力することにより設定する。次に、ロボット１４の教示プログラム内において、加工開始位置及び動作形式を定義して曲げ加工指令を付加するとともに、曲げ加工の回転角度及び回転軸線回りの指令線の角速度を指定することにより、円弧補間動作をロボットに実行させるための内部プログラムがロボット制御部２６内で生成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークを保持するハンドを備えたロボットと、前記ワークが前記ハンドに保持された状態で前記ワークの曲げ加工を行う曲げ加工機とを有するロボットシステムであって、
前記曲げ加工における曲げ動作の回転軸線、及び前記ロボットの先端のツール先端座標系が、前記ロボットを制御するロボット制御装置に予め定義されており、
前記ロボット制御装置は、教示された加工開始位置、指令線速度、及び指令回転角度に基づいて、前記ツール先端座標系を、前記加工開始位置から、前記回転軸線を中心として前記指令回転角度だけ前記指令線速度で移動させ、
前記ロボット制御装置、及び前記曲げ加工機を制御する曲げ加工機制御装置は、前記ツール先端座標系の移動開始のタイミングと前記曲げ加工機の曲げ動作開始のタイミングとを一致させ、前記ロボットと前記曲げ加工機との同期制御を行う、ロボットシステム。
【請求項２】
板状のワークを保持するハンドを備えたロボットと、前記ワークが前記ハンドに保持された状態で前記ワークの曲げ加工を行う曲げ加工機とを有するロボットシステムであって、
前記曲げ加工における曲げ動作の回転軸線、及び前記ロボットの先端のツール先端座標系が、前記ロボットを制御するロボット制御装置に予め定義されており、
前記ロボット制御装置は、加工開始位置における前記ツール先端座標系から前記回転軸線までの距離、前記ツール先端座標系の傾き、指令線速度、及び指令回転角度に基づいて、前記ツール先端座標系を、前記加工開始位置から、前記回転軸線を中心として前記指令回転角度だけ前記指令線速度で移動させ、
前記ロボット制御装置、及び前記曲げ加工機を制御する曲げ加工機制御装置は、前記ツール先端座標系の移動開始のタイミングと前記曲げ加工機の曲げ動作開始のタイミングとを一致させ、前記ロボットと前記曲げ加工機との同期制御を行う、ロボットシステム。
【請求項３】
前記ロボット制御装置は、前記ツール先端座標系から前記回転軸線までの距離と、前記ツール先端座標系の基準ベクトルの角度成分とを、リアルタイムに表示するか、外部に信号として出力する、請求項１又は２に記載のロボットシステム。
【請求項４】
板状のワークを保持するハンドを備えたロボットと、前記ワークが前記ハンドに保持された状態で前記ワークの曲げ加工を行う曲げ加工機とを有するロボットシステムであって、
前記ロボットの先端のツール先端座標系が、前記ロボットを制御するロボット制御装置に予め定義されており、
前記ロボット制御装置は、教示された加工開始位置、指令線速度、指令回転角度、加工開始位置における前記ツール先端座標系から前記回転軸線までの距離、及び前記ツール先端座標系の傾きに基づいて、前記ツール先端座標系を、前記加工開始位置から、前記回転軸線を中心として前記指令回転角度だけ前記指令線速度で移動させ、
前記ロボット制御装置、及び前記曲げ加工機を制御する曲げ加工機制御装置は、前記ツール先端座標系の移動開始のタイミングと前記曲げ加工機の曲げ動作開始のタイミングとを一致させ、前記ロボットと前記曲げ加工機との同期制御を行う、ロボットシステム。
【請求項５】
曲げ加工中の前記ロボットの速度の推移をプロファイルデータとして記憶し、前記ロボットの教示プログラムから前記プロファイルデータを指定できるようにした、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記曲げ加工機の速度又は移動量に関する情報を外部信号として前記ロボット制御装置に送り、前記ロボット制御装置は前記外部信号に基づいて前記ロボットの速度をリアルタイムで調整するようにした、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記ワークの曲げ加工中の前記回転軸線の移動方向の動作成分を、前記回転軸線を中心とする前記ロボットの円弧補間動作に加えるようにした、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項８】
前記ロボットの前記ハンドがイコライジング機構を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【請求項９】
前記ロボットが、前記曲げ加工機の加圧軸駆動部として使用される付加軸を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工機と同期して、ワークを把持しつつ曲げ加工を行うロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プレスブレーキやベンディングマシン等と称される曲げ加工機では、ロボットワークの位置及び姿勢（以降、位置姿勢とも称する）をセンサで検出し、ロボットが検出した位置姿勢にハンドを移動しワークを保持して取出す。これに関する周知技術例として、特許文献１には、ベンダーに設けられた曲げロボットのグリッパにワ―クを把持したままで曲げ動作に追従すべく曲げロボット動作の円弧補間の軌跡を求め、前記円弧補間による曲げ角度に応じて前記ベンダーの刃先部の突っ込み量を算出し、前記曲げロボット動作に応じて前記ベンダーの突っ込み量を制御する方法及び装置が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、（１）ラムを起動させ、パンチがロボットグリッパで把持されたワークと接触したときに、該ワークがロボットグリッパから解放された後、（２）ロボットグリッパをワークの跳ね上がり動作に追従させ、該ロボットグリッパが目標角度位置まで追従したときにそこに待機し、（３）その後、ラムが限界位置に到達して停止し当該工程における曲げ加工が終了した後該ラムが逆方向に起動し、ワークの荷重がゼロになると同時に、上記目標角度位置に待機したロボットグリッパがワークを把持するようにした曲げ加工方法及び装置が記載されている。
【０００４】
また特許文献３には、突当て装置とロボットグリッパとをＸ軸方向並びにＹ軸方向より突き当て、該突当て装置の突当て基準位置とロボットグリッパのロボット基準位置のＸ，Ｙ軸座標を検出し、突当て基準位置とロボット基準位置のＸ，Ｙ軸座標の相対位置関係を計算し、計算された相対位置関係により、突当て基準位置とロボット基準位置の座標系のうちの一方を基準点として設定し、この基準点に対して他方の基準位置のＸ，Ｙ軸座標を同一の座標系に合わせて設定し、前記基準点に対するロボットの動作プログラムと突当て装置の動作プログラムを作成し、各動作プログラムに基づいてロボットと突当て装置を移動せしめてワークを曲げ加工するようにした曲げ加工方法及び曲げ加工システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−０１５３７０号公報
【特許文献２】特開２００９−１５４２０８号公報
【特許文献３】特開２００２−０３５８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
曲げ加工では、通常は１枚の板状ワークについて、加工対象位置を変えながら複数のステップで曲げ加工が行われる。ワークは加工ナイフを支点として円弧を描くように曲がるため、該ワークを把持するロボットの動作プログラムでは、円弧動作の開始点、終了点、及びそれらの中間点の少なくとも３点を教示する必要があり、この作業は煩雑である。また、オフラインシミュレーションを利用した場合は、実ワークでの教示時にオフラインでの教示内容を適宜修正する必要がある。
【０００７】
一方、ロボットがワークを解放し又は把持する方法では、これらのタイミングを調整することが必要であり、特にワークが大型の場合には、ロボットがワークを解放すると加工中にワークがたわみ、加工品質に影響する虞がある。
【０００８】
そこで本発明は、ロボットでワークを保持しながら曲げ加工を行う場合に、ロボットの円弧補間動作を容易かつ正確に教示できるようにしたロボットシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本願第１の発明は、板状のワークを保持するハンドを備えたロボットと、前記ワークが前記ハンドに保持された状態で前記ワークの曲げ加工を行う曲げ加工機とを有するロボットシステムであって、前記曲げ加工における曲げ動作の回転軸線、及び前記ロボットの先端のツール先端座標系が、前記ロボットを制御するロボット制御装置に予め定義されており、前記ロボット制御装置は、教示された加工開始位置、指令線速度、及び指令回転角度に基づいて、前記ツール先端座標系を、前記加工開始位置から、前記回転軸線を中心として前記指令回転角度だけ前記指令線速度で移動させ、前記ロボット制御装置、及び前記曲げ加工機を制御する曲げ加工機制御装置は、前記ツール先端座標系の移動開始のタイミングと前記曲げ加工機の曲げ動作開始のタイミングとを一致させ、前記ロボットと前記曲げ加工機との同期制御を行う、ロボットシステムを提供する。
【００１０】
第２の発明は、板状のワークを保持するハンドを備えたロボットと、前記ワークが前記ハンドに保持された状態で前記ワークの曲げ加工を行う曲げ加工機とを有するロボットシステムであって、前記曲げ加工における曲げ動作の回転軸線、及び前記ロボットの先端のツール先端座標系が、前記ロボットを制御するロボット制御装置に予め定義されており、前記ロボット制御装置は、加工開始位置における前記ツール先端座標系から前記回転軸線までの距離、前記ツール先端座標系の傾き、指令線速度、及び指令回転角度に基づいて、前記ツール先端座標系を、前記加工開始位置から、前記回転軸線を中心として前記指令回転角度だけ前記指令線速度で移動させ、前記ロボット制御装置、及び前記曲げ加工機を制御する曲げ加工機制御装置は、前記ツール先端座標系の移動開始のタイミングと前記曲げ加工機の曲げ動作開始のタイミングとを一致させ、前記ロボットと前記曲げ加工機との同期制御を行う、ロボットシステムを提供する。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記ロボット制御装置は、前記ツール先端座標系から前記回転軸線までの距離と、前記ツール先端座標系の基準ベクトルの角度成分とを、リアルタイムに表示するか、外部に信号として出力する、ロボットシステムを提供する。
【００１２】
第４の発明は、板状のワークを保持するハンドを備えたロボットと、前記ワークが前記ハンドに保持された状態で前記ワークの曲げ加工を行う曲げ加工機とを有するロボットシステムであって、前記ロボットの先端のツール先端座標系が、前記ロボットを制御するロボット制御装置に予め定義されており、前記ロボット制御装置は、教示された加工開始位置、指令線速度、指令回転角度、加工開始位置における前記ツール先端座標系から前記回転軸線までの距離、及び前記ツール先端座標系の傾きに基づいて、前記ツール先端座標系を、前記加工開始位置から、前記回転軸線を中心として前記指令回転角度だけ前記指令線速度で移動させ、前記ロボット制御装置、及び前記曲げ加工機を制御する曲げ加工機制御装置は、前記ツール先端座標系の移動開始のタイミングと前記曲げ加工機の曲げ動作開始のタイミングとを一致させ、前記ロボットと前記曲げ加工機との同期制御を行う、ロボットシステムを提供する。
【００１３】
第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明において、曲げ加工中の前記ロボットの速度の推移をプロファイルデータとして記憶し、前記ロボットの教示プログラムから前記プロファイルデータを指定できるようにした、ロボットシステムを提供する。
【００１４】
第６の発明は、第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記曲げ加工機の速度又は移動量に関する情報を外部信号として前記ロボット制御装置に送り、前記ロボット制御装置は前記外部信号に基づいて前記ロボットの速度をリアルタイムで調整するようにした、ロボットシステムを提供する。
【００１５】
第７の発明は、第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記ワークの曲げ加工中の前記回転軸線の移動方向の動作成分を、前記回転軸線を中心とする前記ロボットの円弧補間動作に加えるようにした、ロボットシステムを提供する。
【００１６】
第８の発明は、第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記ロボットの前記ハンドがイコライジング機構を有する、ロボットシステムを提供する。
【００１７】
第９の発明は、第１〜第８のいずれか１つの発明において、前記ロボットが、前記曲げ加工機の加圧軸駆動部として使用される付加軸を有する、ロボットシステムを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、曲げ加工中にワークが呈する回転動作に追従するロボットの円弧補間動作を、作業者が円弧の終了点及び中間点を指定しなくても、簡易かつ正確に教示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示す図である。
【図２】ワークが曲げ加工機により曲げられた状態を概略的に示すである。
【図３】ユーザ座標系及びツール先端座標系の設定例を示す図である。
【図４】ユーザ座標系を設定する際の条件を教示操作盤の画面に表示した例を示す図である。
【図５】ロボットの教示プログラムの一例を示す図である。
【図６】ロボットの内部プログラムの一例を示す図である。
【図７】ユーザ座標系及びツール先端座標系の他の設定例を示す図である。
【図８】ロボットの教示プログラムの他の例を示す図である。
【図９】ツール先端座標系から回転軸線までの距離と、ツール先端座標系の基準ベクトルの角度成分とを、ロボット教示操作盤の画面に表示した例を示す図である。
【図１０】回転軸線回りの目標回転角度とその回転角に到達するまでの回転角速度を、プロファイルとして設定した例を示す図である。
【図１１】ロボットの教示プログラムの他の例を示す図である。
【図１２】ロボットの内部プログラムの他の例を示す図である。
【図１３】曲げ加工に伴って回転軸線の位置が変化する場合の、ツール先端座標系の設定例を示す図である。
【図１４】曲げ加工に伴って回転軸線の位置が変化する場合の、ツール先端座標系の他の設定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の好適な実施形態に係る曲げ加工ロボットシステム１０の概略構成を示す図である。曲げ加工ロボットシステム１０は、板金等の板状のワーク１２に対して協働して曲げ加工を行うロボット１４及び曲げ加工機１６と、ロボット１４を制御するロボット制御装置１８と、曲げ加工機１６を制御する曲げ加工機制御装置２０とを有する。
【００２１】
ロボット１４は、例えば６軸の多関節ロボットであり、ロボットアーム２２と、ロボットアーム２２の先端に取り付けられたロボットハンド２４とを有し、ハンド２４によってワーク１２を保持（吸着、把持等）して曲げ加工機１６に供給するとともに、曲げ加工されているワーク１２をハンドリングするように構成されている。
【００２２】
ロボットハンド２４は、保持したワーク１２の位置ずれを吸収するイコライジング機構を有してもよい。またハンド２４とワーク１２との位置関係は正確に制御する必要があるが、ワーク１２を位置決め治具等にセットしてからハンド２４でワーク１２を保持してもよいし、ハンド２４でワーク１２を保持した後に視覚センサ等によりワーク１２の把持位置を検出し、予め定めた基準位置とのずれ量を補正した上で、曲げ加工動作を行ってもよい。
【００２３】
本実施形態では、ワーク１２は１枚の板金であるが、本発明に係るロボットシステムによって曲げ加工可能な物品であればワーク１２はこれに限られない。ワーク１２は、所定の設計情報に従って、曲げ加工機１６によって複数の折り曲げ作業を繰り返すことによって立体的に形成される。
【００２４】
ロボット制御装置１８は、ロボット１４の動作（具体的には、ロボット１４の各軸を駆動するサーボモータ等の駆動部）を制御するロボット制御部２６と、曲げ加工機制御装置２０と通信可能なロボット通信部２８とを有する。またロボット制御装置１８には、教示操作盤３０を接続してもよく、これにより作業者は、ロボット１４の制御プログラムを教示操作盤３０の画面３２に表示したり、該制御プログラムを編集したり、ロボット制御装置１８に動作指令を入力したり、後述するユーザ座標系を設定したりすることができる。
【００２５】
曲げ加工機１６は、固定された第１の加工ナイフ（ダイ又は下金型）３４と、ダイ３４に対して接離するように可動に構成された第２の加工ナイフ（パンチ又は上金型）３６と、加圧軸モータ３８と、加圧軸モータ３８の回転動作をパンチ３６の直線動作に変換する加圧軸駆動部４０とを有し、ダイ３４とパンチ３６との間にワーク１２を挟んで加圧することにより、ワーク１２の曲げ加工を行うように構成されている。
【００２６】
曲げ加工機制御装置２０は、曲げ加工機１６の動作（具体的には、パンチ３６を上下動させるための加圧軸モータ３８）を制御する曲げ加工機制御部４２と、ロボット制御装置１８（のロボット通信部２８）と通信可能な曲げ加工機通信部４４とを有する。ロボット通信部２８と曲げ加工機通信部４４との間の通信により、ロボット１４（ハンド２４）の移動開始のタイミングと曲げ加工機１６の曲げ動作開始（パンチ３６がワーク１２に当接）のタイミングとを一致させることができ、ロボット１４に曲げ加工機１６と同期した動作をさせる（ロボット１４と曲げ加工機１６との同期制御を行う）ことができる。
【００２７】
上述のような構成により、曲げ加工ロボットシステム１０では、ロボットハンド２４でワーク１２を保持して曲げ加工機１６のダイ３４に当接するようにワーク１２を供給した後、曲げ加工機１６のパンチ３６がワーク１２を加圧して曲げていく過程で、ワーク１２を保持しているロボットハンド２４がワークの変形に伴って円弧動作を行う（図２参照）。以下、その詳細について説明する。
【００２８】
（第１実施例）
先ず、図１又は図３に示すように、曲げ加工における曲げ動作の回転軸線（回転中心線）を規定するためのユーザ座標系４６を設定する。ユーザ座標系４６は例えば、作業者が教示操作盤３０に対してロボット１４の各軸の位置や角度を入力することにより設定することができ、図４はその入力例（教示操作盤３０の画面３２）を示している。また図１の例では、ユーザ座標系４６は、そのＹ軸がダイ３４のエッジ（図１では紙面に垂直に延びる）に一致するように設定される。
【００２９】
次に、図５に示すように、ロボット１４の教示プログラム４８内において、加工開始位置Ｐ［１］及び動作形式を定義して曲げ加工指令（BEND_START）を付加するとともに、曲げ加工（曲げ動作）の回転角度（θ）及び回転軸線回りの指令線５０の角速度（ここでは９０deg/sec）を指定することにより、図３に示す円弧補間動作をロボット１４に実行させるための内部プログラム５２（図６）がロボット制御部２６内で生成される。
【００３０】
ここで、加工開始位置Ｐ［１］は、ロボット１４に保持されているワーク１２の部位を指し、例えばロボット１４がワーク１２を保持した状態でダイ３４にタッチアップすることにより、ロボット教示プログラム４８内に教示することができる。加工開始位置Ｐ［１］を求めることにより、図１又は図３に示すように、ロボット１４の先端（ここではハンド２４）に、該先端の位置及び姿勢を表すツール先端座標系５４が定義される。図１の例では、ツール先端座標系５４は、そのＸＹ平面が、ダイ（下金型）３４に接する側のワーク１２の面（下面）に一致するように設定される。
【００３１】
ロボット制御部２６は、生成した内部プログラム５２に基づいてロボット１４に円弧補間動作を行わせる（つまりツール先端座標系５４を、教示された加工開始位置Ｐ［１］、指令線速度（ここでは９０deg/sec）、及び指令回転角度（θ）に基づいて、加工開始位置から、回転軸線（ここではユーザ座標系４６のＹ軸）を中心として指令回転角度だけ指令線速度で移動させる）一方、ロボット１４を曲げ加工機１６と同期動作させるべく、ロボット１４の動作開始と同時に、ロボット通信部２８を介して曲げ加工機制御装置２０に信号指令を送信する。
【００３２】
第１実施例では、曲げ加工機１６のダイ３４の先端（エッジ）に相当する直線を回転軸線としてユーザ座標系４６上に予め定義しておき、さらに、例えばロボット１４がワーク１２を把持した状態でダイ３４にタッチアップして教示プログラム内に動作目標位置を教示し、曲げ加工を指令する命令を付加して回転軸線を基準とした回転角度及び指令線速度を指定することにより、ロボット１４の円弧補間動作の軌跡をロボット制御部２６で生成し、ロボット１４を動作させることができる。
【００３３】
すなわち第１実施例では、ロボット教示プログラム内に曲げ動作開始位置を教示し、さらに曲げ加工の回転角度及び指令線速度を定義することにより、曲げ加工中にワーク１２がダイ３４のエッジを回転軸線として円弧を描く動作に追従するロボット１４の円弧補間動作を、作業者が該円弧の終了点及び中間点の位置を指定しなくても、正確に教示することができる。
【００３４】
（第２実施例）
先ず、図１又は図７に示すように、曲げ加工における曲げ動作の回転軸線（回転中心線）を規定するためのユーザ座標系４６を設定する。第１実施例と同様、ユーザ座標系４６は例えば、作業者が教示操作盤３０に対してロボット１４の各軸の位置や角度を入力することにより設定することができ、図４はその入力例（教示操作盤３０の画面３２）を示している。また図１の例では、ユーザ座標系４６は、そのＹ軸がダイ３４のエッジ（図１では紙面に垂直に延びる）に一致するように設定される。
【００３５】
次に、図８に示すように、ロボット１４の教示プログラム５６内において、曲げ加工（曲げ動作）の回転角度（θ）、回転軸線回りの指令線５０の角速度（ここでは９０deg/sec）、ユーザ座標系４６のＸ軸方向の曲げ加工の半径（Ｌ）、及びＺ軸回りの回転角（φ）を指定することにより、ロボット１４の先端（ここではハンド２４）に、該先端の位置及び姿勢を表すツール先端座標系５８が定義される。教示プログラム５６にさらに、加工開始位置Ｐ［１］及び動作形式を定義して曲げ加工指令（BEND_START）を付加することにより、図７に示す円弧補間動作をロボット１４に実行させるための内部プログラム５２（図６）がロボット制御部２６内で生成される。
【００３６】
ここで、加工開始位置Ｐ［１］は、ロボット１４に保持されているワーク１２の部位を指すのであるが、図７に示すように、加工開始位置Ｐ［１］を表すツール先端座標系５８は、上述のユーザ座標系４６、半径Ｌ及び回転角φによって定義可能なので、教示プログラム５６における加工開始位置Ｐ［１］は、ワーク１２の寸法等に基づいて仮に設定したものでよい。ツール先端座標系５８は、そのＸＹ平面が、ダイ（下金型）３４に接する側のワーク１２の面（下面）に一致するように設定される。回転角φを変化させることにより、ロボットハンド２４でワーク１２の同一箇所を保持しつつ、ワーク１２の異なる部位の曲げ加工を行うことができる。
【００３７】
ロボット制御部２６は、生成した内部プログラム５２に基づいてロボット１４に円弧補間動作を行わせる（つまりツール先端座標系５８を、加工開始位置Ｐ［１］におけるツール先端座標系５８から回転軸線までの距離Ｌ、ツール先端座標系５８の傾き（φ）、指令線速度（ここでは９０deg/sec）、及び指令回転角度（θ）に基づいて、加工開始位置から、回転軸線を中心として指令回転角度だけ指令線速度で移動させる）一方、ロボット１４を曲げ加工機１６と同期動作させるべく、ロボット１４の動作開始と同時に、ロボット通信部２８を介して曲げ加工機制御装置２０に信号指令を送信する。
【００３８】
第２実施例では、ツール先端座標系５８を予め設定し、さらに、回転軸線からの距離と傾き成分を内部プログラムで指定し、曲げ加工を指令することにより、曲げ加工の開始位置にロボット１４が移動してから、ロボット１４の円弧補間動作の軌跡をロボット制御部２６で生成し、ロボット１４を動作させる。
【００３９】
すなわち第２実施例では、曲げ加工の設計情報から求まる、ワーク１２上におけるツール先端座標系５８の基準位置からの距離と傾き成分を定義し、曲げ加工の回転角度及び指令線速度を定義することにより、曲げ加工中にワークがダイ３４のエッジを回転軸として円弧を描く動作に追従するロボット１４の円弧補間動作を、作業者が該円弧の終了点及び中間点の位置を指定しなくても、正確に教示することができる。
【００４０】
なお、第１実施例及び第２実施例では、図９に例示するように、ロボット１４のツール先端座標系の所定の点（例えば原点）から回転軸線までの距離（Ｌ）と、ツール先端座標系の基準ベクトルの角度成分（ｗ，ｐ，ｒ）とを、教示操作盤３０の画面３２等にリアルタイムに表示するか、これらの情報をリアルタイムで外部に信号として出力することができる。このようにすれば、加工開始位置の教示中に加工に関わるロボット位置情報をリアルタイムに表示・出力することができ、教示中のロボット１４の位置情報をワーク１２の加工設計情報とリアルタイムに照らし合わせ、ワーク１２の加工開始位置を調整しながらロボット１４のプログラミングを行うことができる。
【００４１】
（第３実施例）
先ず、図８に示すように、ロボット１４の教示プログラム５６内において、曲げ加工（曲げ動作）の回転角度（θ）、回転軸線回りの指令線５０の角速度（ここでは９０deg/sec）、ユーザ座標系４６のＸ軸方向の曲げ加工の半径（Ｌ）、及びユーザ座標系４６のＺ軸回りの回転角（φ）を指定する。ここで、加工開始位置Ｐ［１］は、第１実施例と同様に、ロボット１４に保持されているワーク１２の部位を指し、例えばロボット１４がワーク１２を保持した状態でダイ３４にタッチアップすることにより、ロボット教示プログラム４８内に教示することができる。
【００４２】
上述の処理により、図７に示すような、曲げ加工における回転軸線（回転中心線）を規定するためのユーザ座標系４６が定義される。教示プログラム５６にさらに、加工開始位置Ｐ［１］及び動作形式を定義して曲げ加工指令（BEND_START）を付加することにより、図７に示す円弧補間動作をロボット１４に実行させるための内部プログラム５２（図６）がロボット制御部２６内で生成される。
【００４３】
ロボット制御部２６は、生成した内部プログラム５２に基づいてロボット１４に円弧補間動作を行わせる（つまりツール先端座標系５８を、教示された加工開始位置Ｐ［１］、加工開始位置におけるツール先端座標系５８から回転軸線までの距離Ｌ、ツール先端座標系５８の傾き（φ）、指令線速度（ここでは９０deg/sec）、及び指令回転角度（θ）に基づいて、加工開始位置から、回転軸線を中心として指令回転角度だけ指令線速度で移動させる）一方、ロボット１４を曲げ加工機１６と同期動作させるべく、ロボット１４の動作開始と同時に、ロボット通信部２８を介して曲げ加工機制御装置２０に信号指令を送信する。
【００４４】
第３実施例では、ロボット１４がワーク１２を保持した状態でダイ３４にタッチアップして教示プログラム内に動作目標位置を教示し、ワーク１２の設計情報からロボット１４の回転軌跡の半径及び回転軸の傾きを指定することにより回転軸線を定義し、さらに、曲げ加工を指令する命令を付加して回転軸線を基準とした回転角度及び指令線速度を指定することにより、ロボット１４の円弧補間動作の軌跡をロボット制御部２６で生成し、ロボット１４を動作させることができる。
【００４５】
すなわち第３実施例では、作業者が図４に示すような入力操作によって回転軸をユーザ座標系４６上に定義しなくても、例えばロボット１４がワーク１２を把持した状態でダイ３４にタッチアップして教示プログラム内に加工開始位置を教示し、さらに、ワーク１２の設計情報からロボット１４の回転軌跡の半径、ワーク１２平面上の回転軸線の傾き、曲げ加工の角度及び速度を定義することにより、曲げ加工中にワーク１２がダイ３４のエッジを回転軸線として円弧を描く動作に追従するロボット１４の円弧補間動作を、作業者が円弧の終了点及び中間点の位置を指定しなくても、正確に教示することができる。
【００４６】
なお上記第１〜第３実施例において、作業者は、図３に例示するような回転軸線（ユーザ座標系４６のＹ軸）回りの目標回転角度とその回転角に到達するまでの回転角速度をプロファイルとして設定することができ、図１０はその設定例（教示操作盤３０の画面３２）を示している。設定されたプロファイルは、ロボット制御装置１８又は教示操作盤３０等が有する適当なメモリ（記憶部）に記憶しておくことができる。
【００４７】
次に、図１１に示すように、ロボット１４の教示プログラム６０内において、加工開始位置Ｐ［１］及び動作形式を定義して曲げ加工指令（BEND_START）を付加するとともに、記憶されたプロファイルの番号（ここでは１）を指定することにより、円弧補間動作をロボット１４に実行させるための内部プログラム６２（図１２）がロボット制御部２６内で生成される。
【００４８】
ロボット制御部２６は、生成した内部プログラム６２に基づいてロボット１４に円弧補間動作を行わせる一方、ロボット１４を曲げ加工機１６と同期動作させるべく、ロボット１４の動作開始と同時に、ロボット通信部２８を介して曲げ加工機制御装置２０に信号指令を送信する。このように、曲げ加工中のロボット１４の速度の推移をプロファイルデータとして記憶し、教示プログラム６０から指定できるようにすることにより、曲げ加工機１６のパンチやダイの形状等に基づいてロボット１４の速度を曲げ加工中に変化させる必要がある場合にも、正確な円弧補間動作を行うことができる。
【００４９】
上記第１〜第３実施例では、図１に示す曲げ加工機制御部４２からロボット制御部２６に、加圧軸駆動部４０の速度に関する情報を外部信号として送ることができ、ロボット制御部２６は、該速度情報と基準速度との比較を行ってロボット１４の速度オーバライドをリアルタイムで調整することができる。或いは、速度の積分値より加圧軸駆動部４０の移動量を求めてこれに関する情報を外部信号としてロボット制御部２６に送信してもよく、この場合ロボット制御部２６は、予め定義された加圧軸駆動部４０の移動量とロボット１４の移動量との相関関係に基づいて、ロボット１４の速度調整をリアルタイムで行うことができる。
【００５０】
このようにすれば、曲げ加工機１６の加工速度に合わせて予め指定されたロボット１４の追従速度を、適宜調整することができる。また、曲げ加工機１６をテストモードで低速動作させたい場合等にも、ロボット１４を適切に制御することができる。
【００５１】
上記第１〜第３実施例では、ダイ３４又はパンチ３６の形状によっては、ワーク１２の曲げ加工の開始時（Ｐ［１］）と終了時（Ｐ［３］）とでは、回転軸線（図示例ではユーザ座標系４６のＹ軸）の位置が移動（変化）する場合がある（図示例では略鉛直下方に移動）。そこで、図１３に示すように、曲げ加工開始時の回転軸線の位置６４と回転終了時の回転軸線の位置６６とを予め定義しておき、曲げ加工（回転）開始時の回転軸線を中心とする円弧補間動作に対し、回転軸線の移動方向の動作成分（図示例ではＺ方向成分６８）を加えた補間動作を行うことが好ましい。
【００５２】
或いは、図１４に示すように、曲げ加工（回転）終了時の位置（Ｐ［３］）を教示する際、ワーク１２を、曲げ加工開始時のユーザ座標系４６上の回転軸線の位置から該回転軸線の移動方向の動作成分（図示例ではＺ方向成分６８）だけオフセットさせてもよい。この場合、回転開始位置（Ｐ［１］）と回転終了位置（Ｐ［３］）の２点を教示し、回転開始位置及び回転終了位置におけるツール先端座標系からユーザ座標系への変換マトリクスをそれぞれ求め、変換マトリクスのエレメントを徐々に変化させて増分マトリクスを求め、該変換マトリクス及び該増分マトリクスに基づいて逆変換を行いながら、ツール先端座標系を補間制御することによって、図１３の例と実質同等の作用効果を得ることができる。なお変換マトリクスや逆変換に関する手法自体は、例えば特開昭６３−２６８００５号公報に記載されているように公知である。
【００５３】
図１３又は図１４に示すように、曲げ加工中にワーク１２を保持するロボット１４の動作軌跡が厳密な円弧軌跡とならない場合でも、曲げ加工機１６のダイ３４又はパンチ３６とワーク１２との接点が移動するのに合わせて曲げ加工の回転軸を移動させることにより、ワーク１２に不適切な力を与えることなく、ロボット１４のスムーズな追従動作が可能となる。
【００５４】
図１の実施形態において、ロボットハンド２４にイコライジング機能を付与することにより、曲げ加工への追従に必要なロボット１４の動作軌跡が厳密な円弧とならない場合や、曲げ加工機１６との同期のタイミングにずれが生じた場合等にも、ワーク１２に不適切な力をかけずに曲げ加工を行うことができる。
【００５５】
また図１の実施形態において、ロボット１４が有する付加軸を、パンチ３６を移動させる加圧軸駆動部４０として使用してもよい。この場合、該付加軸はロボット制御装置１８で制御可能であるので、曲げ加工機制御装置２０は不要となり、ロボットシステム１０の低コスト化が図れる。またロボット制御装置１８と曲げ加工機制御装置２０との間の通信遅れ等を考慮する必要がなくなるので、ロボット１４と曲げ加工機１６との同期動作をより高精度に行うことができるようになる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    ロボットシステム
１２    ワーク
１４    ロボット
１６    曲げ加工機
１８    ロボット制御装置
２０    曲げ加工機制御装置
２２    ロボットアーム
２４    ロボットハンド
２６    ロボット制御部
２８    ロボット通信部
３０    教示操作盤
３２    表示画面
３４    ダイ
３６    パンチ
３８    加圧軸モータ
４０    加圧軸駆動部
４２    曲げ加工機制御部
４４    曲げ加工機通信部
４６    ユーザ座標系
４８、５６、６０    教示プログラム
５２、６２    内部プログラム
５４、５８    ツール先端座標系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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