JP2013003693A - 部品製造ラインの設計支援方法及び設計支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】部品製造装置と、該部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出するロボットとが備えられた部品製造ラインにおいて、前記部品製造装置の周辺設備等との干渉を回避しながら、前記ロボットの搬送能力を有効に活用して、生産性を向上させる。
【解決手段】ロボットのアーム先端部に設定された基準点の移動経路を規定するための必要最小限の制御点を設定する制御点設定工程と、前記部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する際に、該部品製造装置の周辺設備との干渉を生じない該装置内でのワークの配置領域を規定するＳＰＭ曲線を作成するＳＰＭ曲線作成工程と、前記制御点設定工程で設定した制御点と、前記ＳＰＭ曲線作成工程で作成したＳＰＭ曲線と、成形対象のワーク形状とに基づき、該ワークを搬送する際のロボットの搬送モーションを決定する搬送モーション決定工程とを実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば自動車の車体構成部品を成形するプレスライン等の部品製造ラインの設計支援方法及び設計支援システムに関する。

複数のプレス装置にワークを順次供給して所定形状の部品を成形するタンデム型プレスラインでは、隣接プレス装置間にワークの搬送装置が配置され、この搬送装置として、例えば特許文献１には、上端に支点を有し、下部に吸着手段を備えたアームを隣接プレス装置間で揺動させることにより、上流側のプレス装置から下流側のプレス装置へワークを搬送するようにしたものが開示されているが、これは、装置が大型化すると共に、搬送位置や搬送経路の自由度が少ないという問題がある。

これに対し、例えば特許文献２に開示されているように、隣接プレス装置間にワークの搬送装置としてロボットを配置し、該ロボットにより上流側プレス装置から下流側プレス装置へワークを搬送するように構成したものが知られており、これによれば、ワークの搬送経路等の高い自由度が得られ、特に、多軸型（多関節型）のロボットを採用すれば、搬送経路の自由度がさらに向上することになる。

特開２００８−１１４２４９号公報 特開２０１０−２２１２７１号公報

しかし、多軸型ロボットを用いたプレスラインにおいては、現状は、ロボットの搬送能力が最大限に活用されていないのが実情である。

つまり、現状は、段取り替え時に、各プレス装置に金型を設置した後、ワーク形状を考慮しながらティーチングによってロボットの搬送モーションを決定しており、この場合、プレス装置におけるアップライト等の周辺設備や金型等との干渉の回避のみに注力され、ロボットの搬送能力については、十分に考慮されていない嫌いがある。

また、ロボットのワークを把持するアーム先端部の移動経路を規定する際には、該経路を構成する複数の制御点が設定され、各制御点でロボットの各可動部の移動量が予め設定された移動量となるように制御されるのであるが、その際、各可動部の移動量の調整のため、制御点を通過する際にアーム先端部の移動速度を減速させなければならないという要請がある。

したがって、その減速による生産性の低下を抑制するためには、制御点の数はできるだけ少ない方が望ましいのであるが、従来、制御点の設定は、前記搬送モーションの設定と同様、現場でのティーチングによって行っており、そのため、ティーチング作業者の経験やスキルに依存することになり、必ずしも、必要最小限の数に設定されるとは限らないのが実情であった。

さらに、ティーチングの時点で、プレス装置のアップライトや金型等との干渉を回避できないことが発覚することもあり、この場合、極端に迂回するようなアーム先端部の移動経路の設定を余儀なくされ、或いは金型の改造が必要となり、いずれも、生産性を著しく低下させる要因となるのである。

そこで、本発明は、多軸型ロボットを用いたタンデムプレスライン等の部品製造ラインにおいて、金型等の部品製造用設備の設計の初期段階で、ワークごとにロボットが短時間で搬送できる搬送モーションを設定することができ、しかも、前記アップライト等の部品製造装置における周辺設備との干渉を回避することができる部品製造ラインの設計支援方法及び設計支援システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、部品製造装置と、該部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する多軸型ロボットとが備えられた部品製造ラインの設計支援方法であって、前記ロボットのアーム先端部に設定された基準点の移動経路を規定するための複数の制御点を設定する制御点設定工程と、前記部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する際に、該部品製造装置の周辺設備との干渉を生じない該装置内でのワークの配置領域を規定するＳＰＭ曲線を作成するＳＰＭ曲線作成工程と、前記制御点設定工程で設定した制御点と、前記ＳＰＭ曲線作成工程で作成したＳＰＭ曲線と、成形対象のワーク形状とに基づき、該ワークを搬送する際のロボットの搬送モーションを決定する搬送モーション決定工程とを有することを特徴とする。

次に、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の部品製造ラインの設計支援方法において、前記ロボットの水平方向の基本動作の中心となる第１軸周りの単位回転角度に対する各可動部の適正移動量の範囲を設定する適正移動量設定工程を有し、前記搬送モーション決定工程では、該適正移動量設定工程で設定した適正移動量の範囲に基づいてロボットの搬送モーションを決定することを特徴とする。

次に、請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の部品製造ラインの設計支援方法において、前記ＳＰＭ曲線作成工程では、前記適正移動量設定工程で設定した適正移動量の範囲でロボットの各可動部を移動させるときのＳＰＭ曲線を含め、サイクルタイムごとに複数のＳＰＭ曲線を作成し、前記搬送モーション決定工程では、前記複数のＳＰＭ曲線にワーク形状を重ね、これらのＳＰＭ曲線のうち、そのワークについて前記部品製造装置の周辺設備との干渉を生じない条件でサイクルタイムが最短のＳＰＭ曲線を選択し、このＳＰＭ曲線を用いてロボットの搬送モーションを決定することを特徴とする。

次に、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の部品製造ラインの設計支援方法において、前記搬送モーション決定工程で決定した搬送モーションでワークを搬送したときの該ワーク及び該ワークを把持するロボットのアーム先端部の掃引形状の３次元データと、部品製造装置における部品製造用設備の３次元データとを用い、これらの干渉の有無を検証する干渉検証工程と、該干渉検証工程で干渉の存在が確認されたときに、その干渉を回避するように前記部品製造用設備の形状を変更する形状変更工程とをさらに有することを特徴とする。

そして、請求項５に記載の発明は、前記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の部品製造ラインの設計支援方法において、前記部品製造装置は、前記部品製造用設備としての金型を備えた上流側および下流側のプレス装置であり、前記ロボットは、上流側のプレス装置から搬出したワークを下流側のプレス装置に搬入することを特徴とする。

一方、請求項６に記載の発明は、部品製造装置と、該部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する多軸型ロボットとが備えられた部品製造ラインの設計支援システムであって、前記ロボットのアーム先端部に設定された基準点の移動経路を規定するための複数の制御点を設定する制御点設定手段と、前記部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する際に、該部品製造装置の周辺設備との干渉を生じない該装置内でのワークの配置領域を規定するＳＰＭ曲線を作成するＳＰＭ曲線作成手段と、前記制御点設定手段で設定した制御点と、前記ＳＰＭ曲線作成工程で作成したＳＰＭ曲線と、成形対象のワーク形状とに基づき、該ワークを搬送する際のロボットの搬送モーションを決定する搬送モーション決定手段とを有することを特徴とする。

以上の構成により、前記各請求項の発明によれば、それぞれ、次のような効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、タンデムプレスライン等の部品製造ラインにおいて、プレス装置等の部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する多軸型ロボットのワーク搬送モーションの決定に際し、前記ロボットのアーム先端部に設定された基準点の移動経路を規定するための制御点が、ワークの形状や部品製造装置における金型等の部品製造用設備の構造等が決定する前に設定されるので、前記ワークの形状や部品製造用設備の構造等が決定した後、現場での作業者の経験等に基づくティーチングによって制御点を設定する場合に比べて適切に設定することができ、これにより、必要以上に制御点を設けることによる生産スピードの減速ロスが低減され、短時間での搬送が可能となる。

また、部品製造装置の周辺設備、例えばプレス装置におけるアップライト等との干渉を生じない該装置内でのワークの配置領域を規定するＳＰＭ曲線が設定され、このＳＰＭ曲線と、前記制御点と、成形対象のワーク形状とに基づき、該ワークを搬送する際のロボットの搬送モーションが事前に決定されるので、現場でのティーチングによる場合に比べて搬送モーションが適切に設定されることになり、前記減速ロスの低減とあいまって、この種の部品製造ラインにおける生産性が向上する。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記ロボットの水平方向の基本動作の中心となる第１軸周りの単位回転角度に対する各可動部の適正移動量の範囲が設定され、その適正範囲に基づいて、具体的には、各可動部の移動量がその適正範囲内に収まるように、或いは、その適正範囲に極力近づくように、各可動部の移動量が設定されるので、ロボット全体としての移動の遅れが抑制され、サイクルタイムの短縮が可能となる。

また、請求項３に記載の発明によれば、前記ＳＰＭ曲線として、前記適正移動量の範囲でロボットの各可動部を移動させるときのＳＰＭ曲線を含め、生産スピードごとに複数のＳＰＭ曲線が作成され、そのうち、部品製造装置の周辺設備との干渉を生じない条件でサイクルタイムが最短のＳＰＭ曲線が選択され、このＳＰＭ曲線を用いてロボットの搬送モーションが決定されるので、一層効果的に生産性が向上することになる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、以上のようにして決定されたワーク搬送モーションでワークを搬送したときの該ワーク及び該ワークを把持するロボットのアーム先端部の掃引形状の３次元データと、部品製造装置における金型等の部品製造用設備の３次元データとを用いて、これらの干渉の有無が検証され、干渉することが確認されたときには、これを回避するように前記部品製造用設備の形状が変更されるので、該部品製造用設備の設計の段階で干渉を生じない部品製造用設備の形状を決定することが可能となり、現場でのティーチングによって干渉が発覚した場合のような生産性の悪化が回避される。

また、請求項５に記載の発明によれば、上記のような効果が、ロボットが上流側のプレス装置の金型から取り出したワークを下流側のプレス装置の金型にセットするタンデムプレスラインで実現されることになる。

そして、請求項６に記載の発明によれば、前記請求項１の発明に係る方法が、コンピュータを中心として構成されたシステムで実施され、請求項１の発明と同様の効果が実現される。

本発明が適用されるプレスラインの全体構成図である。 同、ロボットの構成図である。 本発明の実施形態に係るシステムを構成するコンピュータの構成図である。 同コンピュータの記憶装置に記憶されている情報の説明図である。 同システムにおける搬送モーション決定動作を示すフローチャートである。 同動作における制御点設定工程の説明図である。 従来法による制御点設定の一例を示す図である。 制御点の補正例を示す図（平面図）である。 各可動部材の移動量適正比率範囲を示す図である。 ＳＰＭ曲線の作成方法の説明図その１である。 同、説明図その２である。 作成されたＳＰＭ曲線図である。 ＳＰＭ曲線と可動部材の移動量との関係の説明図である。 金型構造体との干渉検証動作を示すフローチャートである。 ３次元ＣＡＤ画面に表示される干渉状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るタンデムプレスラインの概略の構成を示すもので、このラインは、上、下流側のプレス装置１０、２０と、これらの間に配置され、上流側プレス装置１０からワークを搬出して下流側プレス装置２０にこれを搬入する多軸型のロボット３０とを備えている。

前記プレス装置１０、２０は、ベッド１１、２１と、該ベッド１１、２１の４隅から立設されたアップライト１２…１２、２２…２２と、不図示の油圧装置によって昇降するスライド１３、２３と、前記ベッド１１、１２の上面のボルスタ１４、２４上に取り付けられた下側の金型構造体１５、２５と、前記スライド１３、２３の下面に取り付けられた上側の金型構造体１６、２６とを有し、上流側の金型構造体１５、１６と下流側の金型構造体２５、２６とで、これらの間に供給されたワークをそれぞれ所定形状に成形するようになっている。

また、前記ロボット３０は、図２に示すように、ベース３１上に、可動部材として、前記ベース３１上で上下方向に延びる第１軸Ａの周りに旋回する旋回部材３２と、該旋回部材３２の上端に連結されて、水平方向に延びる第２軸Ｂを中心として揺動する第１アーム３３部材と、該第１アーム部材３３の先端に連結され、水平方向に延びる第３軸Ｃを中心として揺動する第２アーム部材３４と、該第２アーム部材３４の先端に設けられ、該第２アーム部材３４の軸心方向に延びる第４軸Ｄの周りに回動する第１回動部材３５と、該第１回動部材３５に設けられ、前記第４軸Ｄと直行する第５軸Ｅの周りに回動する第２回動部材３６と、該第２回動部材３６に設けられ、前記第４軸Ｄ及び第５軸Ｅと直行する第６軸Ｆの周りに回動する第３回動部材３７と、該第３回動部材３７の下面に、該部材３７に対して図面の左右方向（この方向を第７軸Ｇとする）にスライド可能に支持されたスライド部材３８とを設けた構成とされ、該スライド部材３８にワーク吸着用の複数の吸盤３９…３９が取り付けられている。

そして、前記各可動部材３２〜３８の移動（回転又はスライド）により、前記上流側プレス装置１０で成形されたワークを該プレス装置１０の下側の金型構造体１５から取り出し、これを下流側プレス装置２０に搬送して、該プレス装置２０の下側の金型構造体２５上に載置するようになっている。

一方、このプレスラインには、ロボット３０の最適なワーク搬送モーションの設定と、該搬送モーションでワークを搬送したときの該ワークとプレス装置１０、２０の下側の金型構造体１５、２５との干渉、及びロボット３０の第３回動部材３７の上面部と上側の金型構造体１６、２６との干渉を回避するための支援システムが備えられ、この支援システム及び該システムの動作が、本発明に係る部品製造ラインの設計支援システム及び設計支援方法の実施形態を構成する。

前記支援システムは、図３に示すコンピュータ４０と、該コンピュータ４０で稼動するプログラムによって構成されている。

前記コンピュータ４０は、中央処理装置４１を中心として、各種データの入力や制御命令の入力等に用いられる入力装置４２と、該入力装置４２を用いるデータ入力用の画面や処理結果の画面等を表示する表示装置４３と、処理結果等を出力する出力装置４４と、前記プログラムや各種のデータを記憶する記憶装置４５とを備えた構成とされている。

そして、図４に示すように、前記記憶装置４５のプログラム記憶部４５ａには、プレスライン設計支援プログラムや、３次元ＣＡＤソフトなどが記憶されており、データ記憶部４５ｂには、前記プレス装置１０、２０の各部寸法や据付位置などのプレス装置関連データ、当該プレスラインの周辺の上、下流側のロボットを含む他の設備の配置や壁面等に関する周辺環境関連データ、ロボット３０の構造、機能、寸法、設置位置等のロボット関連データ、該ロボット３０の各可動部材３２〜３８の適正移動量の範囲に関する適正移動量データ、成形対象となるワークの形状を示すワーク形状データ、下側の金型構造体１５、２５、及び上側の金型構造体１６、２６の形状に関する金型構造体データなどが記憶されている。

次に、上記システムによる設計支援動作を、図５以下の図面を用いて説明する。なお、以降は、主にワークとプレス装置１０、２０の下側の金型構造体１５、２５との干渉回避について説明する。

図５のフローチャートは、ロボット３０の最適搬送モーションを決定する工程の流れを示すもので、まず、ステップＳ１の制御点設定工程で、初期位置から上流側プレス装置１０及び下流側プレス装置２０を経て初期位置に戻るロボット３０のアーム先端部の移動経路を規定するための制御点を設定する。その際、この制御点設定工程では、減速ロスが最小となるように、必要最小限の制御点が設定される。

つまり、前記移動経路には、当該ロボット３０の動作制御用及び他のロボットやプレス装置１０、２０等とのインターロック回避用等の複数の制御点が設定され、各制御点について、前記各可動部材３２〜３８の初期状態からの移動量（スライド部材３８についてはスライド量、他の部材３２〜３７については回転角度）が設定されるのであるが、各制御点でこれらの移動量となるように調整するため、制御点を通過する前後で各可動部材３２〜３８の移動速度を減速させる必要がある。したがって、生産スピードの高速化のためには、この制御点を必要以上に設定することを避けなければならないのである。

そこで、この実施形態では、第６軸Ｆがアーム先端部を構成するスライド部材３８と交差する位置を基準点Ｏとし（図１、２参照）、この基準点Ｏについて、図６に示すように、ロボット３０の作業範囲に＃１から＃１３までの１３個の制御点が設定される。

このうち、＃１制御点は、ロボット３０を初期状態に制御するための制御点であり、＃２制御点は、上流側プレス装置１０へのロボット３０の進入直前に該プレス装置１０のスライド１３の上昇や上流側ロボット（図示せず）の退避を確認するための制御点であり、＃３制御点は、上流側プレス装置１０における下側の金型構造体１５上のワークを取り出す直前の状態を制御するための制御点であり、＃４制御点は、前記ワークを吸着するときの状態を制御するための制御点である。

また、＃５制御点は、前記ワークの持ち上げ完了の状態を制御するための制御点であり、＃６制御点は、前記上流側ロボットに対し、上流側プレス装置１０へのワークの搬入を許可する信号を出力するための制御点であり、＃７制御点は、上流側プレス装置１０から完全に脱出して、該プレス装置１０のスライド１３の下動を許可する信号を出力するための制御点である。

また、＃８制御点は、下流側プレス装置２０へのロボット３０の進入直前に該プレス装置２０のスライド２３の上昇や下流側ロボット（図示せず）の退避を確認するための制御点であり、＃９制御点は、下流側プレス装置２０からワークを搬出する下流側ロボット（図示せず）からの該下流側プレス装置２０への進入を許可する信号を待つための制御点であり、＃１０制御点は、前記ワークを下流側プレス装置２０の下側の金型構造体２５上へ載置する動作の開始時の状態を制御するための制御点である。

さらに、＃１１制御点は、前記ワークを下側の金型構造体２５上で吸着解除するときの状態を制御するための制御点であり、＃１２制御点は、前記下側の金型構造体２５へのワークの載置動作の完了時の状態を制御するための制御点であり、＃１３制御点は、下流側プレス装置２０からのロボット３０の脱出後に該プレス装置２０のスライド１３の下動を許可するための制御点である。

このようにして、ステップＳ１の制御点設定工程では、ロボット３０をプレス装置１０、２０や他のロボット等との関係で適正に作動させるための制御点が設定される。その場合に、コンピュータ上で、図示しない上、下流側のロボットに関する情報を含め、各種の情報を参照しながら制御点を必要最小限の数に設定することができるから、図７に一例を示す従来のティーチングによって制御点を設定していた場合よりも、制御点の数を少なくすることが可能となり、必要以上に制御点を設定することによる減速ロスの増大ないし生産性の低下が抑制される。

次に、図５のフローチャートのステップＳ２の制御点補正工程では、上記のようにして設定した制御点の位置を必要に応じて補正する。例えば、前記＃７制御点から＃８制御点のように制御点間の距離が長く、そのため、図８に示すように、ロボット３０のアーム先端部（スライド部材３８）又は該先端部に保持されたワークＷのオーバラン量が大きくなり、周辺の他の設備や壁等の障害物Ｘとの干渉の可能性があるときに、前記＃７制御点及び＃８制御点の位置を＃７’、＃８’で示す位置へ、前記オーバラン量だけロボット３０の据付位置側に補正する。

この制御点の補正を、ロボット関連データや周辺環境関連データ等に基づき、コンピュータ上で事前に行うことができるから、現場でティーチングによって行う場合に比べて、効率よく、しかも、適切に行うことが可能となる。

また、ステップＳ３の移動量適正比率設定工程では、第１軸Ａを中心とする旋回部材３２の回転角度１°に対する他の可動部材３３〜３８の移動量（第２軸Ｂ〜第６軸Ｆの周りの回転角度、第７軸Ｇ方向のスライド量）の適正比率の範囲を設定する。この実施形態では、図９に示すように設定される。

前記他の可動部材３３〜３８の移動量がこの適正比率範囲を超えると、その移動が完了するまで制御点において旋回部材３２を待機させ、或いは、該旋回部材３２の手前の制御点から当該制御点までの移動速度をあえて遅くする必要が生じ、いずれの場合にも、ロボット３０の搬送能力が犠牲にされ、基準点Ｏが＃１制御点からスタートして＃１制御点に戻るまでのサイクルタイムが長くなる。

逆に言えば、前記他の可動部材３３〜３８の移動量を前記適正比率範囲内に設定できれば、ロボット３０の搬送能力が最大限に発揮されることになり、この条件を維持しつつ前記＃１〜＃１３制御点を経由して移動したときのロボット３０の搬送モーションが、当該プレスラインにおけるロボット３０の最速搬送モーションとなる。

次に、フローチャートのステップＳ４のＳＰＭ曲線設定工程では、図１０に示すように、ロボット３０が、上流側プレス装置１０の図面上右下のアップライト１２と下流側プレス装置２０の図面上左下のアップライト２２とに干渉することなく、これらのプレス装置１０、２０に対してワークの搬出、搬入が可能であるか否かを検証する。

具体的には、上、下流側プレス装置１０、２０について、ロボット３０の各可動部材３２〜３８の移動量を前記最適比率の範囲内に設定した状態、即ち、ロボット３０の最速搬送モーションで、アーム先端部（スライド部材３８）の吸盤３９…３９が上、下流側プレス装置１０、２０のボルスタ１４、２４を把持し、これを旋回部材３２の旋回により当該プレス装置１０、２０の外部に搬出する動作を想定する。

そして、上流側プレス装置１０については、アップライト１２の干渉対象角部１２ａがボルスタ１４上に相対的に描く軌跡Ｌ’を求め、下流側プレス装置２０については、アップライト２２の干渉対象角部２２ａがボルスタ２４上に相対的に描く軌跡Ｌ”を求める。

次に、両プレス装置１０、２０のボルスタ１４、２４を重ね合わせることにより、図１１に示すように、ボルスタ領域Ｙに、前記軌跡Ｌ’、Ｌ”を合成してなる曲線Ｌを求める。この曲線ＬがＳＰＭ（ｓｈｏｔ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）曲線と称されるもので、このＳＰＭ曲線Ｌの内側の斜線を施した領域Ｚ内、具体的には、この領域Ｚに対応する実際のボルスタ１４、２４上の領域内にワークＷを配置したとき、該ワークＷを前記アップライト１２、２２の角部１２ａ、２２ａと干渉させることなく、プレス装置１０、２０に対し、搬入、搬出することが可能となる。

その場合に、前記ＳＰＭ曲線Ｌは、ロボット３０を前述の最速搬送モーションで作動させた場合のものであるが、実際には、ボルスタ１４、２４上で、ワークを前記領域Ｚに対応する領域に配置できるとは限らないので、このＳＰＭ曲線作成工程では、図１２に示すように、最速搬送モーションよりサイクルタイムが長くなる搬送モーションに対応する複数のＳＰＭ曲線Ｌ１、Ｌ２…も併せて作成する。

つまり、図１２に鎖線で示すように、ワークＷ’が前記最速搬送モーションのＳＰＭ曲線Ｌからはみだす場合、該ワークＷ’ないしアーム先端部をロボット３０の据付位置側へ寄せるように可動部材の移動量を設定する必要があり、この場合、図１０において、アップライト１２、２２の干渉対象角部１２ａ、２２ａがボルスタ１４、２４上に相対的に描く軌跡は、図示した軌跡Ｌ’、Ｌ”の外側（反ロボット３０側）となり、これを合成したＳＰＭ曲線Ｌ１は、図１２に示すように、ボルスタ領域Ｙにおいて、前記最速搬送モーションに対応するＳＰＭ曲線Ｌの外側に設けられることになるのである。

そこで、このＳＰＭ曲線設定工程では、図１２に示すように、大きさやボルスタ１４、２４上での位置、姿勢等の異なる各種のワークに対応可能なように、予めボルスタ領域Ｙに複数のＳＰＭ曲線Ｌ、Ｌ１、Ｌ２…を作成しておくのである。その場合に、外側（図の下側）の曲線ほどサイクルタイムが長くなる。

次に、フローチャートのステップＳ５の干渉検証工程では、ボルスタ１４、２４上に今回の成形対象のワークを配置したときに、上記のようにして作成された複数のＳＰＭ曲線が描かれたボルスタ領域Ｙにおいて、ワークがいずれの曲線の内側に配置されるかを検証し、該ワークと干渉しない最も内側の（サイクルタイムが最も短い）ＳＰＭ曲線を選択する。その場合に、あるＳＰＭ曲線と干渉する場合でも、ボルスタ１４、２４上におけるワークの設置位置や姿勢を変更すれば、その干渉が回避されることもあるので、このような検討も含めて、サイクルタイムが最も短いＳＰＭ曲線を選択する。

ここで、この工程の具体例を第１プレス装置１０について説明すると、今回の対象ワークＷが、図１２のボルスタ領域Ｙで最速搬送モーションに対応するＳＰＭ曲線Ｌ内に配置可能であるとする。この場合、ロボット３０のアーム先端部を構成するスライド部材３８の第１プレス装置１０内の＃４制御点から＃６制御点までの間における動作は、例えば図１３（ａ）に示すように設定される。

即ち、ワーク吸着位置を規定する＃４制御点におけるスライド部材３８の基準点Ｏからの位置がｘであるとし、この状態で＃５制御点に移動する間に、該スライド部材３８及びワークが基準点Ｏ側に５０ｍｍ移動し、さらに、＃６制御点に移動する間に、基準点Ｏ側に１００ｍｍ移動するものとする。その場合に、＃４制御点から＃５制御点まで、及び、＃５制御点から＃６制御点までの旋回部材３２の第１軸Ａ周りの回転角度が、いずれも１０°であるとすれば、前記スライド部材３８の移動量５０ｍｍ、１００ｍｍは、該スライド部材３８の移動量の適正比率範囲内となり、その結果、図１２の最速搬送モーションに対応するＳＰＭ曲線Ｌの選択が可能となる。

一方、今回の対象ワークが、図１２に鎖線で示すように、ボルスタ領域Ｙに配置したとき、前記ＳＰＭ曲線Ｌからはみ出し、該ワークが内側に位置することになる最もサイクルタイムの短いＳＰＭ曲線がＬ１であるとする。この場合のロボット３０のアーム先端部を構成するスライド部材３８の＃４制御点から＃６制御点までの間における動作は、例えば図１３（ｂ）に示すようになる。

即ち、ワーク吸着位置を規定する＃４制御点におけるスライド部材３８の基準点Ｏからの位置は、図１３（ａ）の場合と同様、ｘであるとし、この状態で＃５制御点に移動する間に、該スライド部材３８及びワークが１５０ｍｍ基準点Ｏ側に移動し、さらに、＃６制御点に移動する間に、基準点Ｏ側に１００ｍｍ移動するものとする。

この場合、＃４制御点から＃５制御点まで、及び、＃５制御点から＃６制御点までの旋回部材３２の第１軸Ａ周りの回転角度は、いずれも１０°であるから、＃４制御点から＃５制御点までのスライド部材３８の移動量は、第１軸Ａ周りの旋回部材３２の回転角度に対する適正比率を超えることになり、そのため、この場合は、最速搬送モーションに対応するＳＰＭ曲線Ｌを選択することができず、その外側のＳＰＭ曲線Ｌ１が選択されることになるのである。

以上のようにして、フローチャートのステップＳ１〜Ｓ５の各工程を経た後、ステップＳ６の搬送モーション決定工程が行われる。この工程では、ステップＳ１、Ｓ２の工程で設定した制御点の位置と、ステップＳ５の検証工程で得られたアップライト１２、２２との干渉を生じない最もサイクルタイムの短いＳＰＭ曲線とに基づき、各制御点を経由するロボットの全移動経路における各可動部材３２〜３８の移動量が確定され、当該ワークについての搬送モーションが決定することになる。

次に、この支援システムでは、以上のようにして決定した搬送モーションで今回の成形対象のワークをプレス装置１０、２０に対して搬送する際に、予め、そのワークの成形用として設計されている金型構造体１５、２５と干渉するか否かの検証が行われる。この検証は、３次元ＣＡＤソフトに、前記搬送モーション、ワーク形状、該ワークを把持するロボット先端部の形状、及び、下側の金型構造体１５、２５に関するデータを適用し、図１４に示すフローチャートに従って実施される。なお、上側の金型の構造体１６、２６とロボット３０の第３回動部材３７との干渉も同様に図１４に示すフローチャートに従って実施される。

まず、ステップＳ１１で、前記各データに基づき、前記搬送モーションでワークを上流側プレス装置１０から搬出するとき、及び、下流側プレス装置２０へ搬入するときの該ワークとロボット先端の掃引形状を作成する。この掃引形状は、図１５に上流側プレス装置１０の下側の金型構造体１５を例にとって示すように、ワークＷ及び該ワークＷを把持したロボットの先端部（スライド部材３８）が金型構造体１５に対して所定位置ａから所定位置ｂまで移動する間に、これらが通過する空間の形状である。

次に、ステップＳ１２で、前記掃引形状の３次元形状と下側の金型構造体の３次元形状とを合成し、これをコンピュータ４０の表示装置４３に表示する。そして、ステップ１３で、この掃引形状と金型構造体とが干渉するか否かを判定する。

その場合に、図１５に示すように、下側の金型構造体１５は、ホルダ１５ａの上部中央にワークを形成する形状部１５ｂが設けられると共に、その周囲にカム成形構造部１５ｃやガイド構造部１５ｄ、及び不図示のワーク位置決め用ゲージなどが設けられるが、該カム成形構造部１５ｃやガイド構造部１５ｄ、及びワーク位置決め用ゲージは、前記形状部１５ｂより上方へ突出した状態に設けられるのが通例であり、したがって、前記ワークＷ等との干渉は、該カム成形構造部１５ｃ、ガイド構造部１５ｄ、ワーク位置決め用ゲージ等に対して発生することが多い。

なお、干渉するか否かの判断は、前記表示装置４３を見て作業者が判定するようにしてもよいが、コンピュータ４０の演算処理によって判定することも可能である。

そして、干渉ありと判定されたときは、ステップＳ１４として、金型構造体の当該干渉部分の形状を変更し、干渉が解消されるように該金型構造体の設計変更を行う。

以上により、可能な限りサイクルタイムが短くなるロボットの搬送モーションが決定されると共に、その搬送モーションでワークを搬送したときの下側の金型構造体１５、２５との干渉の有無も予め確認され、この干渉が回避された下側の金型構造体１５、２５がプレスラインのプレス装置１０、２０に設置されることになる。また、上側の金型の構造体１６、２６とロボット３０の第３回動部材３７との干渉の有無も予め確認され、この干渉が回避された上側の金型構造体１６、２６がプレスラインのプレス装置１０、２０に設置されることになる。

したがって、段取り替え等で、各プレス装置に金型構造体を設置した後、ワーク形状を考慮しながらティーチングによってロボットの搬送モーションを設定する場合に比べて、ロボットの搬送能力が有効に活用されて、サイクルタイムの短縮が可能となると共に、ティーチングの結果、著しく長い搬送経路の設定を余儀なくされ、或いは金型構造体の改造が必要とされることが回避され、プレスラインの生産性が向上することになる。

以上のように、本発明によれば、タンデムプレスライン等の部品製造ラインの設計を効果的に支援することができるから、この種の部品製造ラインを備えた各種製品の製造業の分野で好適に利用される可能性がある。

１０、２０ 部品製造装置（プレス装置）
１５、２５、１６、２６ 部品製造用設備（金型構造体）
３０ ロボット
＃１〜＃１３ 制御点

Claims (6)

1. 部品製造装置と、該部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する多軸型ロボットとが備えられた部品製造ラインの設計支援方法であって、
   前記ロボットのアーム先端部に設定された基準点の移動経路を規定するための複数の制御点を設定する制御点設定工程と、
   前記部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する際に、該部品製造装置の周辺設備との干渉を生じない該装置内でのワークの配置領域を規定するＳＰＭ曲線を作成するＳＰＭ曲線作成工程と、
   前記制御点設定工程で設定した制御点と、前記ＳＰＭ曲線作成工程で作成したＳＰＭ曲線と、成形対象のワーク形状とに基づき、該ワークを搬送する際のロボットの搬送モーションを決定する搬送モーション決定工程とを有することを特徴とする部品製造ラインの設計支援方法。
2. 前記ロボットの水平方向の基本動作の中心となる第１軸周りの単位回転角度に対する各可動部の適正移動量の範囲を設定する適正移動量設定工程を有し、
   前記搬送モーション決定工程では、該適正移動量設定工程で設定した適正移動量の範囲に基づいてロボットの搬送モーションを決定することを特徴とする請求項１に記載の部品製造ラインの設計支援方法。
3. 前記ＳＰＭ曲線作成工程では、前記適正移動量設定工程で設定した適正移動量の範囲でロボットの各可動部を移動させるときのＳＭＰ曲線を含め、サイクルタイムごとに複数のＳＰＭ曲線を作成し、
   前記搬送モーション決定工程では、前記複数のＳＰＭ曲線にワーク形状を重ね、これらのＳＰＭ曲線のうち、そのワークについて前記部品製造装置の周辺設備との干渉を生じない条件でサイクルタイムが最短のＳＰＭ曲線を選択し、このＳＰＭ曲線を用いてロボットの搬送モーションを決定することを特徴とする請求項２に記載の部品製造ラインの設計支援方法。
4. 前記搬送モーション決定工程で決定した搬送モーションでワークを搬送したときの該ワーク及び該ワークを把持するロボットのアーム先端部の掃引形状の３次元データと、部品製造装置における部品製造用設備の３次元データとを用い、これらの干渉の有無を検証する干渉検証工程と、
   該干渉検証工程で干渉の存在が確認されたときに、その干渉を回避するように前記部品製造用設備の形状を変更する形状変更工程とをさらに有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の部品製造ラインの設計支援方法。
5. 前記部品製造装置は、前記部品製造用設備としての金型を備えた上流側および下流側のプレス装置であり、前記ロボットは、上流側のプレス装置から搬出したワークを下流側のプレス装置に搬入することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の部品製造ラインの設計支援方法。
6. 部品製造装置と、該部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する多軸型ロボットとが備えられた部品製造ラインの設計支援システムであって、
   前記ロボットのアーム先端部に設定された基準点の移動経路を規定するための複数の制御点を設定する制御点設定手段と、
   前記部品製造装置に対してワークを搬入及び／又は搬出する際に、該部品製造装置の周辺設備との干渉を生じない該装置内でのワークの配置領域を規定するＳＰＭ曲線を作成するＳＰＭ曲線作成手段と、
   前記制御点設定手段で設定した制御点と、前記ＳＰＭ曲線作成工程で作成したＳＰＭ曲線と、成形対象のワーク形状とに基づき、該ワークを搬送する際のロボットの搬送モーションを決定する搬送モーション決定手段とを有することを特徴とする部品製造ラインの設計支援システム。

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