JP3528196B2 - プレス機に同期するロボットシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス機が実施するプ
レス作業を自動的な流れに沿って行うプレスラインにお
いて、プレス機に同期してワークをハンドリングし、プ
レス機へワークを搬入し搬出するロボットシステムの制
御手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来プレス間ワーク搬送作業において
は、プレス機よりの上下限信号、ロボット確認用信号等
により、ロボットがプレス内に侵入していた［これを、
「従来例１」という］。また、従来例２として、先の従
来例１を改良したプレス機同期用ロボットの制御装置
は、同期時にプレス側で速度変動（同期開始時を含む）
が起きても同期遅れによるズレが生じないようにロボッ
トの加減速（追従性）を速くしていた。さらにそれらの
方式でない場合には、例えば特開平３−６０９９０号
［従来例３］及び、特開平４−３７４２４号［従来例
４］などのようにライン全体を対象として同期制御をし
ていた。ここで、これら二つの先行する文献について概
要を説明する。

【０００３】従来例３は、プレス装置へワークを自動的
に搬入しプレスし搬出させるシステムである。図１１は
従来例３のシステム構成図、図１２は従来例３のシステ
ム制御ブロック図である。相互インターロックを取り除
き、加工機械（プレス）の動作にリアルタイムに同期し
て、全てのロボット及び加工機械を停止させることなく
動作させることによって、システムの無駄時間を排除し
しており、そのために制御装置を一台として、複数台の
ロボットを同期をとりながら動作させている。

【０００４】従来例４は、機械、特にプレスのラインに
おける操作を制御する装置及びその方法である。 図１
３は従来例４における複数のロボットがプレス間に使用
されたプレスのラインの斜視図である。これはプレス
（Ｐ1 −Ｐ7 ）のラインにおいて、プレス（Ｐ1 −Ｐ7
）の間に配置された複数のプログラマブル・マニュピ
レータロボット（Ｒ1 −Ｒ6 ）によって、ワークが一つ
のプレスから別のプレスに移送されるシステムであり、
マニュピレータロボットの操作サイクルは、ラインの入
口における第１のプレス（Ｐ1 ）の操作周波数に基づい
て、プレスの操作サイクルと同期化され、またラインの
各種の機械の操作サイクルは、第１のプレス（Ｐ1 ）の
基本操作周波数から始めて直列手順により相互に導出さ
れるというものである。

【０００５】なお、特開平３−６０９８６号も見られる
が、これは複数個の産業用ロボットシステムを使ったワ
ーク搬送設備に係るもので、本発明になるプレス機に同
期するロボットに関する手段とは些か技術的趣向を異に
するシステムであるから、梗概説明は省略する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来例１にお
いては、プレス間ワーク搬送作業は、プレスの上下限信
号とかロボット用確認信号による制御がなされたとき
は、プレス機とロボットが接触する可能性があるため、
プレス機とロボットが接触しないようにどうしても余裕
をもったスペースで干渉回避をする必要があり、タクト
タイムが短縮できない。また従来例２においては、プレ
ス機に同期して使用するロボットシステムは、同期時に
プレス側で速度変動が生起しても、同期遅れによるズレ
が生じないようにロボットの加減速（追従性）を速くし
ていた。このためにはロボットの剛性を高めるなどの処
置が必要であり、プレス間ハンドリング専用のロボット
となり、その他の例えば汎用のロボットではズレを生じ
るため、同期機能に使うのは困難という問題があった。
さらに従来例３並びに従来例４においては、それらの回
路構成を一見すれば明らかなように、自動プレス・シス
テム全体を対象とした同期性を施行していたので、プレ
ス・システム全体の構成が甚だ大掛かりとなりコストが
嵩むばかりでなく 、ラインのいずれかで不整が発生す
るとシステム全体の同期復調が手間取ることになり、効
率的に甚だ難がある。ここにおいて、本発明は大掛かり
な設備を要せずかつ広範な専有面積を占めることなく、
さらにはティーチング・システム構築などは信号制御の
自由さを残し、タクトタイムを短縮することから経済性
にすぐれしかも高い効率性を備えるプレス機に同期する
ロボットシステムを、提供することを第一の目的とす
る。さらには、本発明はプレス機の速度変動時に生じる
ズレを補正し、専用のロボットでなくとも汎用のロボッ
トなどの適用されたライン構成でも、同期機能に適合で
きる手段を具備したプレス機に同期するロボットシステ
ムを、提供することをその第二の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第一の問題を解決す
るため、本発明は、必要な区間だけ、プレス機及び基準
パルス（プレス機と干渉のない時のロボット相互の同期
のため）に各々のロボットが独自で同期することによっ
て、システム構築の自由度を残し、タクトタイムの短縮
を測るようにしたプレス機に多同期するロボットシステ
ムである。さらには上記第二の課題を解決するため、本
発明はプレス機の速度変動検出時に実際に速度変動が起
こってから、ロボットの動作に反映されるまでの時間分
のズレ量を予測計算しロボットを加速してズレがなくな
るよう補正し、速度変動による追従ズレを一時的なもの
にする手段を具備したプレス機に多同期するロボットシ
ステムである。すなわち、本発明は、プレスラインでワ
ークをハンドリングする際、プレス機と同期運転するロ
ボットシステムにおいて、前記プレス機のクランク角度
を基準に同期区間と非同期区間を設定する手段と、前記
プレス機の動作速度を検出する手段と、ロボットのティ
ーチング時に、前記プレス機のプレス基準速度（Ｖp )
に基づいて決定されたロボット動作速度 (ＶR)であるテ
ーチング速度(TV)を、現実の前記プレス機の動作速度
(ＶR)に変換する手段と、前記ロボットのティーチング
時に、前記プレス機の上型と下型の間隔であるプレス位
置と、前記プレス機のプレス基準速度（Ｖp ) を準拠
に、前記ロボットの動作速度を決定する手段とをそれぞ
れ有することを特徴とするプレス機に同期するロボット
システムである。

【０００８】

【作用】上記第一の手段により、従来の信号による制御
をできるだけ取り入れ本当に必要な部分のみ同期するの
で、システム構築の自由度を崩すことなくタクトタイム
の短縮が図れるとともに、基本的システムに変更がない
ので既存のシステムから本発明への変更も容易である。
さらに上記第二の手段により、追従ズレを補正するの
で、専用ロボットでなくても同期機能を使用できるよう
になりタクトタイムアップができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図７は一実施例におけるシステムの機械的構成を表
す図、図８はロボット制御装置の回路構成を示すブロッ
ク図である。図７では、プレスラインにおけるプレス機
とローダ、アンローダ用ロボットを中心としたシステム
構成例である。１はワーク９をプレス機械７へロードす
るローダ用ロボット、２はプレス機７からワーク10をア
ンロードするアンローダ用ロボット、３はローダ用制御
装置、４はアンローダ用制御装置、５はワーク供給装
置、６はコンベア叉はシャトルフィーダ、８はプレス機
同期用エンコーダ装置である。つまり、この制御系のロ
ボットはプレスを駆動するクランク７b のフライホィー
ル７a の回転軸に装着したエンコーダ装置８からのエン
コーダ信号により、プレス下面（スライド７c)の現在位
置と移動速度を算出し、ロボット１，２の移動速度を算
出し、ロボットを動作させる。また、プレス機７および
基準パルスとロボット１，２の同期は、同期準備インス
トラクション実行時に、同期原点リミットスッイチ（図
示していない）［プレス機７に同期する時はプレス下死
点信号］がオンになることによって原点リセットし、同
期開始プレス位置インストラクションで、プレス下面
（スライド７c)が同期位置に来ると、ロボット１，２と
プレス機７は同期を開始する。なお、1 a はローダ用ロ
ボットアーム、２a はアンローダ用ロボットアーム、７
d はボルスタである。

【００１０】図８はローダ用ロボットあるいはアンロー
ダ用ロボットを制御する制御装置の電気的回路構成を表
すブロック図で、エンコーダ８から導入されるプレス機
７の動作を示すエンコーダパルス信号を、可逆カウンタ
11を通して中央処理部（ＣＰＵ）12で記憶装置13に記憶
されている動作プログラムに従い、同期原点であるプレ
ス下死点［プレス機７の下降限界点］を表す信号でプレ
ス位置をリセットし、プログラム解析結果と，プレス速
度PVとティーチング時のプレス基準速度Ｖpの比PV／Ｖp
と、ロボットのティーチング速度TVよりロボットの動
作速度を演算部14で算出処理し、中央処理部12から、Ｄ
／Ａ変換器・アンプ16を介し、ロボット１あるいは２を
プレス速度に応じた速度で動作させる。そして、20a は
基準パルス発生器および20b は基準パルス発生部でいず
れも基準パルスを発生する手段であり、ロボット１，２
はプレス機７の動作に干渉する範囲にあるときは、エン
コーダパルス19a と同期をとって動作を制御されるが、
ロボット１，２とプレス機７が干渉のおそれがない時
（例えば、後記する安全一工程における上死点停止モー
ドでの上昇局面でアンローダ用ロボット２が侵入後の場
合など）で、ローダ用ロボット１とアンローダ用ロボッ
ト２の相互の同期が必要のときに使用するエンコーダパ
ルス（プレスパルス）に替わる同期手段であり、それぞ
れのロボット１，２相互の同期を実現するための基準パ
ルスを発生する発生器である。なお、ロボット制御装置
10の外部（20a)から導入するか、あるいは内部（20b)に
具備するかは任意である。

【００１１】図１は本発明の第一の発明のプレス安全一
工程時の同期運転の態様を表す図である。図１(a) はク
ランク角度による動作を表しており、図１(b) はその同
じ動作をクランクの下死点つまり同期原点からの直線距
離に展開して示している。下死点101 から起算して距離
dＸの点102 にプレスが来たとき、アンローダ用ロボッ
ト２がプレスが終了したワーク９を取り出すための進入
同期点とし、そして点103 までの距離d23 はアンローダ
用ロボット２の進入同期区間（対プレスと同期）を経
て、点104 までの距離d34 はアンローダ用ロボット２は
ワーク９を吸着する吸着区間であり、これは対プレスと
非同期である。そして点104 で基準パルスのリセット信
号が与えられ、ローダ用ロボット１が基準パルスと同期
して進入動作区間に入るが，この点104 から点105 まで
の距離d45 はローダ用ロボット１とアンローダ用ロボッ
ト２は共に基準パルスと同期をとり、その結果ローダ用
ロボット１とアンローダ用ロボット２同士の同期をと
る。その基準パルス同期区間d45 内で点104 からアンロ
ーダ用ロボット２は退避区間となり、点105 から点106
まではローダ用ロボット１がワーク９の開放動作（非同
期）を行い、その動作が点106 で終わるとローダ用ロボ
ット１は非同期（トップスーピード）で退避動作をと
る。なお、点107 でプレスに起動出力を与え、プレスは
次のワーク９のプレス動作に移り、点108 でローダ用ロ
ボット１はプレス並びにアンローダ用ロボット２との干
渉外になるプレス角度に逃避することになる。 また、
図２はその同期動作の方法とその機能の概要を表す図で
ある。従来例１のプレス用ロボットは、プレス機７の
上，下限リミットスイッチ並びにロボット確認用リミッ
トスイッチなどの信号により、ロボットがプレス内に侵
入していたので、干渉回避がタクトタイムや連続運転の
阻害要因となっていたが、本発明の第一の発明における
同期運転機能は、プレス機７との同期区間を設定し、こ
の区間では図２のようにプレス速度に合わせてティーチ
ング速度を自動的に変更し動作する。これにより入・出
力信号による進入の必要がなくなり、タクトタイムの短
縮が見込まれ、プレス機７の連続運転も可能となる。図
２に表す機能の概要における特徴などについて触れてみ
る。図２(a）はティーチングのときの説明図で、例えば
プレス基準速度が２ｍ／ｓでプレス機７がＡ´からＢ´
まで２秒で降下するときには、ロボットがＡからＢまで
２秒で動くことを教示する。図２(b）はプレス速度をア
ップさせるときの機能説明図で、プレス速度が３ｍ／ｓ
に上がると、（２／３）×２＝４／３＝１.33 秒でＡ´
からＢ´まで移動し、ロボットもＡからＢまで１.33 秒
で動作することになる。図２(c）はプレス速度をダウン
させるときの機能説明図で、プレス速度が１ｍ／ｓに下
がると、（２／１）×２＝４秒でＡ´からＢ´まで移動
し、ロボットもＡからＢまで４秒で動作することにな
る。かくして、本発明は、ロボットのティーチング時
に、プレス位置（プレス機の上型と下型の間隔）とプレ
ス機の基準速度（Ｖｐ）を基準にして、ロボット動作速
度（ティーチング速度TV）を決定すること、つまりティ
ーチング速度TVを決定する手段を備えている。以上の操
作は次のようににして行われる。図８のローダ／アンロ
ーダ制御装置の回路構成を示すブロック図において、ま
ずエンコーダ８のパルス信号を可逆カウンタ11を通して
中央処理部12で記憶装置13にある動作プログラムに従い
同期原点であるプレス下死点信号でプレス位置をリセッ
トし、プログラム解析結果と、プレス速度PVとティーチ
ング時のプレス基準速度Ｖp の比PV／Ｖp と、ロボット
のティーチング速度TVよりロボットの（動作）速度ＶR
を演算部14で算出して処理し、中央処理部12からＤ／Ａ
変換器・アンプ16を介し、ロボットを下の（１式）に従
い図２のようにプレス速度PVに応じたロボット速度ＶR
で動作させる。 ＶR＝（PV／Ｖp ）×TV ・・・・・・・・・・・（１式） この動作は、ロボットのティーチング時にプレス基準速
度（Ｖｐ）に基づいて決定されたロボット動作速度（テ
ィーチング速度TV）を現実のプレス機の動作速度PVに同
期する速度ＶR に変換することである。

【００１２】ところで、図１の例はイニシャル時には、
ローダ単独で同期させずにワークを置く。その後は、プ
レス下死点でエンコーダ８のリセット信号を貰い、この
位置からプレスのスライド下面の位置監視をはじめ，Ｘ
mmの点Ｂの点よりプレス機７に同期しながらアンローダ
用ロボット２がプレス機７内に侵入し、加工済みのワー
ク９を吸着し、ローダ用ロボット１と基準パルス同期で
アンローダ用ロボット２はプレス機７外に逃げ、ローダ
用ロボット１がプレス機７内に侵入し、未加工のワーク
９を置いた後、ローダ用ロボット１はトップスピードで
プレス機７の外に逃げる。このサイクルの繰り返しで同
期運転を行い、最終サイクルだけは、ローダ用ロボット
１を動作させずに作業を終了するものである。

【００１３】図３はプレス位置を原点からの現在値(mm)
で表示・教示する機能を説明する図で、図３(a) はプレ
ス現在位置の図形表示図、図３(b) はプレス現在位置の
下死点からの距離(mm)とエンコーダパルス数との対応特
性曲線である。すなわち、プレスの任意の位置（ここで
は下死点）を原点とし、その原点からの距離でプレス位
置を表示し、教示できるようにプレス機に装着したエン
コーダ装置８からのパルスを原点位置からの位置に換算
しているので、クランク７b 角度表示より実際のスライ
ド７c の下面の位置関係が分かり易い。換言すれば、こ
の関係図があるから距離(mm)で拾い、これに従って動作
させることができ、任意のところで設定がとれ，ロボッ
トに教示するのが好都合であり、記憶装置13に登録する
のが簡単になる。また、ティーチングのためにはパルス
を距離かクランク角度に変換した方が好都合であるが、
クランク角度でとると真ん中がまばらになるので、この
点でも距離(mm)設定の方がクランク角度設定に比べてす
ぐれている。

【００１４】ここで、本発明の第一の発明を実現する手
段は次の手順による。 第１手順 同期に必要なプレスのデータの設定を行
う。 第２手順 プレス速度とプレス位置検出を行う。 第３手順 プレスが基準速度時のロボットのティーチ
ング速度の決定を行う。 第４手順 実行時（プレイバック時）のプレス速度と
基準プレス速度の比でロボット動作速度の算出を行う。 第５手順 基準パルスの設定と基準パルスの発生を行
う。 第６手順 プレス同期用命令の設定とその命令を実行
する。 つまり、本発明の第一の発明は、このような作業操作等
の機能を新たにローダ用ロボット制御装置３およびアン
ローダ用ロボット制御装置４に追加してなされる。

【００１５】そして、図４は分解能ファイルのストロー
ク線図よりの読み取り例で、横軸にクランク角度( °)
とプレス分解能設定エンコーダパルスのパルス数をと
り、縦軸にプレスのスライドストロークをmmで表わして
おり、図５は分解能ファイルの設定例で、プレスのスラ
イドストローク設定区間毎のパルス数に対応するプレス
の分解能を示し、図６は同期用命令実行フローチャート
を表す。つまり、プレスストローク数、プレスストロー
ク長さ等のデータと、対象プレスの図４のようなストロ
ーク速度線図より、図５のプレス分解能ファイルを設定
し、これにより各種ストローク特性のプレス機７に対応
可能である。

【００１６】では以下に、前述の第１から第６までの手
順を具体的に述べる。第１手順は、プレス基準速度算出
に使うプレスストローク長さ、プレスストローク数（プ
レスが実際動作している時の速さ）を設定する。第２手
順では、次のような処置を行う。図４に示すようにクラ
ンク角度とプレスストロークの関係は正弦波曲線をなす
ので、クランク軸角度を示すエンコーダのパルスとプレ
スストロークの関係（ここではプレス分解能と呼ぶ）は
一定でない。そこで、図４に示すように、プレスストロ
ーク線図をいくつかの区間（例えば図４のクランク角度
180 °〜360 °において図示した01,02,03,04,05,06 等
の区間をいう）に分解し、同一の区間ではプレス分解能
は一定であると仮定して、その一定の値で近似する（つ
まり、同一の区間ではパルスとプレスストロークの関係
はリニアであると仮定する。）前記区間とプレス分解能
の関係を示した数表が、図５のプレス分解能ファイルで
ある。そして、第３手順はティーチング時にプレスが基
準速度で動いた場合のロボットの教示速度を速度変換と
いう方法で自動的に設定するのである。第４手順は前記
（１式）の算出を行う段階である。第５手順は、１スト
ロークパルス数を設定する段階である。１ストロークパ
ルス数が設定されれば、基準パルスを発生させることが
できる。［なお、この基準パルスは必ずしもここで発生
させるというものではなく、どこで発生させてもよく、
また絶対的に必要性のあるものでもない。要は、ロボッ
ト１，２が相互に同期し、かつ対プレス多同期する手段
である。］

【００１７】第６手順には、図６の同期用命令実行フロ
ーチャトのように、同期用移動命令の他、同期準備命
令、同期開始命令、同期開始プレス位置命令、同期終了
命令を新設しており、その実行の順番は図６の通りであ
る。すなわち、まず、スタートしてから、ステップ61で
同期準備命令実行後プレス下死点信号をもらうことでプ
レス位置をリセットし、ステップ62で各種の命令が実行
され［この間は通常の命令の実行ができる］、ステップ
63でプレスパルスであるエンコーダパルスをリセットし
たかをチェックし、ステップ64で同期開始命令を実行
し、ステップ65で同期開始位置命令が実行されつまり同
期開始位置かをチェックして同期状態に入り、プレスの
動きに同期しながら、ステップ66の移動命令・入出力命
令など［同期用移動命令・各種入出力命令などが同期区
間内インストラクションで与えられる］を実行し、ステ
ップ67で同期終了命令が実行され、同期状態が終了し、
ステップ68で通常の命令に移行し、この一連の同期用命
令の実行が終了するものである。なお、同期準備命令と
同期開始命令の間には同期用命令以外の命令は全て登録
でき、これにより、プレス下死点信号を待っている間も
仕事ができ、ロボットを停止させないシステムになって
いる。

【００１８】ここで、第３手順の方法はつぎのようにし
て行う。ロボットのティーチングが終了後、変換操作に
よりロボット制御装置３，４は各ステップの基準動作速
度を決定し、ジョブ（仕事）データを書き換える。この
ときロボット制御装置３，４は速度の決定を以下の方法
で行う。 (1) 各教示点に登録されたプレス位置ＰＰ_N より、Ｎ−
１ステップからＮステップまで動作するときのプレス移
動量ΔＰＰ_N を求める。 (2) Ｎステップの速度指定が制御点速度Ｖならば、Ｎス
テップの直交座標値Ｐ_N( Ｘ_N,Ｙ_N,Ｚ_N ) 、 Ｎ−１ス
テップの直交座標値Ｐ_N-1(Ｘ_N-1,Ｙ_N-1,Ｚ_N-1)から移動
距離ΔＬは ΔＬ＝｛（Ｘ_N −Ｘ_N-1)² ＋（Ｙ_N −Ｙ_N-1)² ＋（Ｚ_N −Ｚ_N-1)² ｝^1/2 ・・・・・・・・・・（２式） から求める。 (3) Ｎステップの速度指定が姿勢角速度ＶR ならば、Ｎ
−１ステップからＮステップまでの姿勢角変化量ΔΘを
求める。 (4) Ｎステップの速度指定が外部軸速度ＥX ならば、Ｎ
−１ステップからＮステップまでの外部軸移動量ΔＬ_EX
を求める。 (5) オペレータがプレスデータファイルで指定するプレ
スストローク長さＬ_str とプレスストローク数Ｃ_str よ
りプレス基準速度（データ）Ｖpを計算し、(1)で求めた
ステップ間のプレス移動量ΔＰＰ_N からロボットが動作
しなければならない時間ｔを求める。 Ｖp＝（２×Ｌ_str ×Ｃ_str ）／６０ （mm／ｓ）・・・（３式） ｔ＝ΔＰＰ_N ／Ｖp ・・・・・・・・・・（４式） (6) Ｎステップの速度指定が制御点速度Ｖならば、(2)
で求めた移動距離ΔＬと(5) で求めたロボット動作時間
ｔからロボット動作速度Ｖは、 Ｖ＝ΔＬ／ｔ ・・・・・・・・・・（５式） (7) Ｎステップの速度指定が姿勢角速度ＶR ならば、
(3) で求めた姿勢角変化量ΔΘと(5) で求めたロボット
動作時間ｔからロボット動作速度ＶＲは ＶR ＝ΔΘ／ｔ ・・・・・・・・・・（６式） (8) Ｎステップの速度指定が外部軸速度ＥX ならば、
(4) で求めた外部軸移動量ΔＬEXと(5) で求めたロボッ
ト動作時間ｔからロボット動作速度ＥＸは ＥX ＝ΔＬ_EX／ｔ ・・・・・・・・・・（７式） 以上の計算をプレス速度同期命令に対して行うのであ
る。

【００１９】では、これまでの第３手順の方法を要約す
れば、こうである。 前ステップと現ステップよりロ
ボットの移動距離を算出する 前ステップと現ステッ
プにティーチングされたプレス位置よりもし基準速度で
動作した場合の移動時間を算出する 前記の移動時
間で前記の移動距離を動作した時の速度をロボットの
ティーチング速度として自動設定するという−−
を行う操作が速度変換操作である。

【００２０】このように本発明は、プレスラインでワー
クをハンドリングする際、プレス機７と同期運転するロ
ボットシステム［ロボット１、２，ローダ用ロボット制
御装置３、アンローダ用ロボット制御装置４、ワーク駆
動装置５、コンベヤ６、エンコーダ８など］において、
同期区間［点104 から点107 まで］と同期対象［プレス
機７及びロボット１、２］を設定しあるいはその設定を
変更する手段と、…すなわちこれらは任意にプリセット
可能である…プレス移動速度を検出する手段［エンコー
ダ８からのエンコーダパルスが表すプレス機７の動作の
クランク角度が、全てのロボット１及び２の制御動作の
基準になることは、前述のとおりである］と、前記プレ
ス移動速度に合わせてロボットの動作速度を変化させる
手段と、…（１式）の速度制御手段である…ロボットの
ティーチング速度を教示プレス位置と基準プレス速度に
合わせて変換する手段…（１式）から（７式）までの速
度制御手段である…とをそれぞれ有するプレス機に同期
するロボットシステムであり、すなわち、必要な区間
［点104 −点107 の間］において、プレス機７及び基準
パルス［プレス機７が停止中など干渉の恐れがない時に
エンコーダパルスの替わりとして使い各ロボットの同期
をとるためのパルス］に各々のロボット１、２が独自で
同期する手段［アンローダ用ロボット２は点102 −点10
3 の間で対プレス同期区間を設け、各ロボット１、２が
相互にプレス機７に多同期するようにしており、かつ基
準パルス発生部20b を備えて外部には基準パルス発生器
20a が不必要となる手段が採れ、システムの設定・構築
が円滑になされるようにしたプレス機に同期するロボッ
トシステムである。

【００２１】次に、本発明の第二の発明である他の実施
例を図に基づいて順次説明する。この他の実施例のシス
テム構成は図７と同じであり、かつそのロード用ロボッ
ト制御装置，アンロード用ロボット制御装置の回路構成
のブロック図は図８のとおりであり、その制御動作は前
述に同じである。

【００２２】図９は同期開始時の補正動作機能の説明図
である。横軸に時間をとり、縦軸にロボット位置をと
る。いまロボットが同期に入って［ティーチング軌跡で
ある点線で表す斜線］、Ａ点で初めてプレス速度を検出
（認識）したとすると、補正がかかったときは、実線の
ＡからＢへの実線の軌跡となりティーチング軌跡［点線
で表す斜線ＯＢ］まで時間ｔ₂ で追いつき、それから先
は実線の斜線ＢＣのようにシステムは進行するときの図
である。そして、一点鎖線の軌跡Ａ−Ｂ₁−Ｃ₁ は従来
例２に見られる補正のないロボットの動作を表してお
り、Ｃ−Ｃ₁ が従来例２におけるワーク９（ロボットの
制御点）の位置偏差となる。

【００２３】また、図１０は同期中プレス速度が変動し
たとき（分解能変化時も含む）の補正のかかり方を示す
図である。これは本発明の第一の発明の補正方法で可能
である。すなわち、実線Ｄ−Ｅで同期運転動作中に点Ｅ
で何らかの原因でプレス速度が、実線Ｅ−Ｇのように変
動したときは、点Ｆにおいて直ちに実線Ｆ−Ｇのように
ロボット速度を上昇させ、点Ｇにて同期速度に戻り実線
Ｇ−Ｈのように正常な同期運転が行われうる。

【００２４】ところで、本発明の第二の発明の補正方法
は下の式に従って行う。例えば、図９におけるＡ点から
Ｂ点までの軌跡を実現速度を決定するためには、どのよ
うな制御演算をすべきかを解析してみる。ここで、ＶR
はロボットの速度、PVはプレスの速度、TVはロボットの
ティーチング時（速度変換操作時）の速度、Ｖp はティ
ーチング時のプレス基準速度、ｔ₁ はロボットの機種に
特有の値であるロボットの遅れ時間、ｔ₂ はシステムに
よって設定する移動量平均化時間、ｔ_s は制御クロック
の１周期、ｎは同期速度に到達するまでの時間を等分割
した数、ｉは０からｋまでの任意数である。 ＶR＝（PV／Ｖp ）×TV ・・・・・・・・・・（８式） k＝ｔ₂／ｔ_s ・・・・・・・・・・（９式） PV＝［pv＋ｔ₁×｛△pv（n-i）のi=0 からi=k までの総和｝／ｔ₂］ ・・・・・・・・・（１０式） このようにして（８式）から（１０式）までにより、プ
レスの速度PVについて増加分（偏差）である △pv＝pv（n）−pv（nー1） ・・・・・・・・・（１１式） により、ロボットの速度ＶRを（８式）から算出し加速
して、同期速度へのズレを補正するのである。かくし
て、本発明の第二の発明は、プレス機７の速度変動検出
時［時点Ａ］に実際に速度変動が起こってから、ロボッ
トの動作に反映されるまでの時間分のズレ量［追従遅れ
時間t1であり、ロボット機種によって特有の時間であ
る］を予測計算する手段［ローダ用ロボット制御装置３
及びアンローダ用ロボット制御装置４］と、ロボットを
加速してズレがなくなるよう補正する手段［移動量平均
化時間ｔ2における（８式）−（１１式）の演算に基づ
くローダ用ロボット制御装置３及びアンローダ用ロボッ
ト制御装置４の制御動作］と、速度変動による追従ズレ
を一時的なものにする手段［補正完了点においてＢある
いはＧでロボットの理想動作軌跡に戻る機能］とをそれ
ぞれ具備したところの先の本発明の第一の発明でのプレ
ス機に同期するロボットシステムである。

【００２５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の第一の発
明によれば同期区間以外は、従来例の信号制御システム
とシステム構築法が同じなので簡単な改造でタクトタイ
ムの短縮が図れ、各々のプレスシステムに合った汎用の
ロボットを適用したロボットシステムが構築できるとと
もに、プレスを上死点停止させない連続運転にも対応で
きるため、生産性及びプレス機のブレーキ等のメンテナ
ンス性も向上し、かつ同期区間設定方式であるから汎用
性に富みしかも同期対象の変更が区間毎に可能であり、
連続運転のみでなくプレス機安全一工程運転さらには非
同期運転にも簡単に対応できる大きな効果がある。さら
には、本発明の第二の発明によれば専用ロボットでなく
ても汎用のロボットを採用して、プレス間ハンドリング
用として同期機能を使用でき、タクトタイムの著しいア
ップを計れるとともに、確実な同期動作からプレス作業
の信頼性と製品の品質が格段と向上するという特段の効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるプレス安全一工程時
の同期運転態様の説明図

【図２】同期動作の方法を示す図

【図３】長さで表したプレス現在値（mm) とエンコーダ
パルスの数値で表したプレス現在値（パルス）の関係図

【図４】分解能ファイルのストローク線図よりの読み取
り説明図

【図５】分解能ファイルの設定説明図

【図６】同期用命令実行フローチャート

【図７】本発明の一実施例のシステムの機械的構成を表
す図

【図８】ロボット制御装置の電気的回路構成を表すブロ
ック図

【図９】同期開始時の補正動作機能の説明図

【図１０】同期運転中プレス速度が変動したとき（分解
能変化時も含む）の補正動作機能の説明図

【図１１】従来例３のシステム構成図

【図１２】従来例３の電気的回路構成を表す図

【図１３】従来例４のシステム構成を示す斜視図

【符号の説明】

１ ローダ用ロボット １a ローダ用ロボットアーム ２ アンローダ用ロボット ２a アンローダ用ロボットアーム ３ ローダ用制御装置 ４ アンローダ用制御装置 ５ ワーク供給装置 ６ コンベヤ（またはシャトルフィーダ） ７ プレス機 ７a フライホイール ７b ク０ランク ７c スライド ７d ボルスタ ８ エンコーダ装置 ９ ワーク 10 ロボット制御装置 11 可逆カウンタ 12 中央処理部 13 記憶装置 14 演算部 15 可逆カウンタまたはＡ／Ｄ変換器 16 Ｄ／Ａ変換器とアンプ 17 操作パネル 18a ロボットからの信号 18b ロボットへの信号 19a エンコーダパルス 19b プレス下死点信号または基準パルスリセット信号 20a 基準パルス発生器 20b 基準パルス発生部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三 浦 久 司 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１ 号 株式会社安川電機内 (56)参考文献 特開 昭63−295193（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 43/02 B30B 13/00 B25J 13/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プレスラインでワークをハンドリングする
   際、プレス機と同期運転するロボットシステムにおい
   て、 前記プレス機のクランク角度を基準に同期区間と非同期
   区間を設定する手段と、 前記プレス機の動作速度を検出する手段と、 ロボットのティーチング時に、前記プレス機のプレス基
   準速度（Ｖp ) に基づいて決定されたロボット動作速度
   (ＶR)であるテーチング速度(TV)を、現実の前記プレス
   機の動作速度 (ＶR)に変換する手段と、 前記ロボットのティーチング時に、前記プレス機の上型
   と下型の間隔であるプレス位置と、前記プレス機のプレ
   ス基準速度（Ｖp ) を準拠に、前記ロボットの動作速度
   を決定する手段とをそれぞれ有することを特徴とするプ
   レス機に同期するロボットシステム。
2. 【請求項２】各々のロボットがプレス機の動作に対応し
   た基準パルス発生器または内部に備える基準パルス発生
   部の基準パルスに同期する手段をそれぞれのロボットの
   動作を制御する装置に設けた請求項１記載のプレス機に
   同期するロボットシステム。
3. 【請求項３】プレス機の速度変動検出時に実際に速度変
   動が起こってから、ロボットの動作に反映されるまでの
   時間分のズレ量を予測計算する手段と、 ロボットを加速してズレがなくなるよう補正する手段
   と、 速度変動による追従ズレを一時的なものにする手段とを
   それぞれ具備した請求項１記載のプレス機に同期するロ
   ボットシステム。