JP7689897B2 - Edge folding device and edge folding method - Google Patents
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Description
本発明は、耳折装置及び耳折方法に関する。 The present invention relates to an edge folding device and edge folding method.
圧延機で圧延された金属帯は、巻き取り機で巻き取られてコイルの形で輸送されるが、この金属帯コイルは、通常、傷付き防止等の目的で梱包紙により梱包される。梱包紙は金属帯コイル幅より幅の広いものが用いられる。梱包紙は、円筒状の金属帯コイルの側面(曲面)を覆うとともに、金属帯コイルの軸方向端面を覆う部分である端面被覆部がコイル軸方向において金属帯コイルからはみ出すようにして金属帯コイルに被せられる。そして、この端面被覆部には耳折り作業によって多数のひだ(折込部)が形成され、端面被覆部が金属帯コイルに密着する形でその軸方向端面を覆うことになる。 The metal strip rolled by the rolling mill is wound by a winding machine and transported in the form of a coil, but this metal strip coil is usually packed in packing paper to prevent scratches, etc. Packing paper that is wider than the width of the metal strip coil is used. The packing paper covers the side (curved surface) of the cylindrical metal strip coil, and is placed over the metal strip coil so that the end surface covering portion, which covers the axial end surface of the metal strip coil, protrudes from the metal strip coil in the coil axial direction. Numerous folds (folded portions) are formed in this end surface covering portion by folding the edges, and the end surface covering portion covers the axial end surface of the metal strip coil in a manner that makes close contact with the metal strip coil.
特許文献1には、耳折り作業を自動化する装置が開示されている。
しかし、特許文献1の装置では、金属帯コイルを決まった位置に配置することが必要であり、また、一旦設置した装置の位置を変更することが困難である等、設備レイアウトの自由度が低くなる。
However, the device in
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、設備レイアウトの自由度を高めることができる耳折装置及び耳折方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide an edge folding device and edge folding method that allows for greater freedom in facility layout.
本発明の一態様に係る耳折装置は、金属帯コイルを梱包する梱包紙の一部であって前記金属帯コイルの軸方向端面を覆う部分である端面被覆部の耳折りを行う耳折装置であって、前記端面被覆部の耳折りを行うロボット部と、前記ロボット部と前記金属帯コイルとの相対位置に関する相対位置情報を検出する相対位置検出部と、前記相対位置検出部で検出した前記相対位置情報に基づいて、前記ロボット部を制御する制御部とを備える。 The edge folding device according to one aspect of the present invention is an edge folding device that folds the edge of an end surface covering portion, which is a part of the packing paper that packs a metal strip coil and covers the axial end surface of the metal strip coil, and is equipped with a robot unit that folds the edge of the end surface covering portion, a relative position detection unit that detects relative position information regarding the relative position between the robot unit and the metal strip coil, and a control unit that controls the robot unit based on the relative position information detected by the relative position detection unit.
本発明の一態様に係る耳折方法は、金属帯コイルを梱包する梱包紙の一部であって前記金属帯コイルの軸方向端面を覆う部分である端面被覆部の耳折方法であって、前記端面被覆部の耳折りをロボット部が行うこと、前記ロボット部と前記金属帯コイルとの相対位置に関する相対位置情報を相対位置検出部が検出すること、検出した前記相対位置情報に基づいて、前記ロボット部を制御部が制御することを含む。 The edge folding method according to one aspect of the present invention is a method for folding the edge of an end surface covering part, which is a part of the packing paper that packs a metal strip coil and covers the axial end surface of the metal strip coil, and includes a robot unit folding the edge of the end surface covering part, a relative position detection unit detecting relative position information regarding the relative position between the robot unit and the metal strip coil, and a control unit controlling the robot unit based on the detected relative position information.
本発明によれば、金属帯コイルを予め決まった位置に配置する必要がなく、設備レイアウトの自由度を高めることができる。 According to the present invention, there is no need to place the metal strip coil in a predetermined position, which increases the freedom of equipment layout.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は耳折装置100の構成の一例を示す図である。耳折装置100は、円筒状の金属帯コイル(後述の図6参照)を梱包する梱包紙の一部であって金属帯コイルの軸方向端面を覆う部分である端面被覆部の耳折り作業を自動で行う装置である。耳取り作業の詳細は後述する。図1に示すように、耳折装置100は、相対位置検出部10、制御部20、及びロボット部90を備える。相対位置検出部10、制御部20、及びロボット部90それぞれは、お互いに有線通信又は無線通信を用いて情報の送受信を行うことができる。
The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of an
相対位置検出部10は、ロボット部90と金属帯コイルとの相対位置に関する相対位置情報を検出することができる。ロボット部90は、金属帯コイルの側面(曲面)を覆った梱包紙の端面被覆部の耳折り作業を行うことができる。制御部20は、相対位置検出部10で検出した相対位置情報に基づいて、ロボット部90を制御することができる。かかる構成により、耳折対象(梱包対象)の金属帯コイルを所定位置に配置しなくても、相対位置検出部10がロボット部90と金属帯コイルとの相対位置に関する相対位置情報を検出し、検出した相対位置情報に基づいて、ロボット部90を制御することができるので、金属帯コイルを決まった位置に配置する必要がなく、また、配置を変更することもできるので、設備レイアウトの自由度を高めることができる。以下、各部の詳細について説明する。
The relative
相対位置検出部10は、三次元計測装置として機能するLiDAR(Light Detection And Ranging)センサ11、算出部12、及び出力部13を備える。LiDARセンサ11は、レーザ光を照射して反射光や散乱光を検出するもので、これを用いて金属帯コイルまでの距離測定や形状算出を行うことができる。LiDARセンサ11は、カメラを含めることにより、金属帯コイルの高解像度の3D画像を生成することもできる。LiDARセンサ11は、金属帯コイルの三次元位置情報を検出することができる。
The relative
算出部12は、ロボット部90の位置情報と、LiDARセンサ11で検出した、金属帯コイルの三次元情報とに基づいて、ロボット部90と金属帯コイルとの相対位置に関する相対位置情報を算出することができる。ロボット部90の位置情報は、例えば、制御部20の記憶部24に記憶しておき、記憶部24から取得すればよい。
The
出力部13は、算出部12で算出(検出)した相対位置情報を制御部20へ出力する。これにより、制御部20は、金属帯コイルの配置位置に関わらず、金属帯コイルの位置に応じて、ロボット部90と金属帯コイルとの相対位置情報を取得することができる。相対位置情報の詳細は後述する。
The
ロボット部90は、耳折りロボットとしての第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80、及び移動部60を備える。移動部60には、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80が取り付けられ、移動部60は、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の並進移動及び回転を可能にする。本実施形態では、人と協働できる協働ロボットを第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80として用いている。制御部20は、相対位置情報に基づいて、金属帯コイルと耳折りロボットとが所定の配置となる位置に耳折りロボットを移動させるように移動部60を制御することができる。これにより、金属帯コイルを決まった位置に配置する必要がなく、また、配置を変更することもできるので、設備レイアウトの自由度を高めることができる。
The
移動部60は、回転台30、昇降部40、及び移動台車50を備える。回転台30は、昇降部40に固定され、駆動部31、及びロボットテーブル32を備える。昇降部40は、移動台車50上に設置され、駆動部41を備える。移動台車50は、駆動部51を備える。第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80は、ロボットテーブル32(回転台30)に取り付けられている。駆動部31は、例えばサーボモータで構成され、制御部20から制御信号を受信すると、受信した制御信号に基づいて、ロボットテーブル32(回転台30)を回転軸周りに回転させることができる。ロボットテーブル32の回転の中心軸は水平方向に向けられている。なお、ロボットテーブル32の回転の中心軸は水平方向に限定されるものではなく、金属帯コイルの設置状態に合わせて、水平方向から所定角度だけ傾けた方向に向けられるようにしてもよい。ロボットテーブル32の回転の中心軸を所定方向に定めることにより、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80による梱包紙の操作のための基準方向を設定できる。なお、相対位置検出部10は、回転台30の所定位置(例えば、ロボットテーブル32以外の部分)に設けてもよい。相対位置検出部10の取り付け位置と、ロボットテーブル32の回転の中心軸上の所定位置、及び中心軸の方向との位置関係は、予め定めておくことができる。
The moving
駆動部51は、例えばサーボモータと伝動機構の組合せで構成され、制御部20から制御信号を受信すると、受信した制御信号に基づいて、移動台車50を床面上で2次元的に水平方向に移動させることができる。駆動部41は、例えばサーボモータと伝動機構の組合せで構成され、制御部20から制御信号を受信すると、受信した制御信号に基づいて、回転台30を昇降させることができる。このように、制御部20は、制御信号を駆動部51に送信して移動台車50を水平方向に移動させることにより、昇降部40を水平移動させることができる。また、制御部20は、制御信号を駆動部41に送信して昇降部40を垂直方向に移動させることにより、回転台30を昇降させることができる。また、制御部20は、制御信号を駆動部31に送信することにより、ロボットテーブル32を回転させることができる。
The
第1多関節ロボット70は、例えば、6軸ロボットで構成することができる。6軸ロボットは、3次元空間(XYZ軸座標系)において、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、X軸周り、Y軸周り、及びZ軸周りの全部で6自由度を持っている。第1多関節ロボット70は、回転軸を有する複数のジョイント(関節)、ジョイント間を接続する複数のリンクを備え、先端部に第1エンドエフェクタ71を備える。第2多関節ロボット80も、同様に6軸ロボットで構成され、先端部に第2エンドエフェクタ81を備える。なお、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80は、所定の手順で所定の作業を行なえるように動作プログラムが作成され、動作プログラムは、例えば、記憶部24に記憶しておくことができる。
The first articulated
第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80は、制御部20から制御信号を受信すると、受信した制御信号に基づいて、所定の手順で所定の作業を行うことができる。なお、この場合、制御信号は、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の運転開始や運転停止などの信号とし、具体的な手順や動作を記憶する装置は、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の内部に組み込んでおく構成でもよい。
When the first articulated
多関節ロボットを用いることにより、第1エンドエフェクタ71、及び第2エンドエフェクタ81の位置と姿勢を制御し、3次元空間で作業が可能となるので、人が手作業で行う梱包作業(耳折作業)を再現することができる。また、梱包紙の正確な紙折や、シワの除去等の繊細な作業を再現することで、高品質な(例えば、ズレやシワがない)紙折が可能となる。
By using an articulated robot, the position and orientation of the
制御部20は、CPU(Central Processing Unit)21、RAM(Random Access Memory)22、ROM(Read Only Memory)23、記憶部24、及びインタフェース部25を備える。制御部20は、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成することができる。記憶部24は、半導体メモリ又はハードディスク等で構成することができ、耳折装置100の動作プログラム、処理結果、及びその他所要の情報を記憶することができる。インタフェース部25は、通信モジュールを備え、相対位置検出部10及びロボット部90との間で情報の送受信を行うことができる。
The
図2は第1エンドエフェクタ71の構成の一例を示す図である。第1エンドエフェクタ71は、略矩形状の押さえ部材711、押さえ部材711に形成された、矩形状の穴部712、粘着部材として機能する粘着テープがロール状に巻回されたロール部714、ロール部714に巻回された粘着テーブを所要の大きさにカットし、カットした粘着テープを貼付する貼付部713を備える。押さえ部材711は、梱包紙の端面被覆部を金属帯コイルの軸方向端面に押し付けるためのものである。貼付部713は、所要サイズにカットされた粘着テープを、穴部712から露出する梱包紙に貼付することにより、梱包紙の耳折りされた部分を固定するためのものである。第1エンドエフェクタ71は、図2の符号Aで示す方向に沿って回転させることができるとともに、符号Bで示す方向に沿って移動させることができる。また、貼付部713は、押さえ部材711の位置を維持したまま、符号Bで示す方向に沿って移動させることができる。
2 is a diagram showing an example of the configuration of the
これにより、梱包紙の端面被覆部のうち、耳折りされた部分のずれや戻りを防止することができる。 This prevents the folded edge of the end covering of the packaging paper from shifting or returning.
図3は第2エンドエフェクタ81の構成の一例を示す図である。第2エンドエフェクタ81は、把持部としてのグリッパ811、812を備える。グリッパ811、812を纏めて把持部81とも称する。グリッパ811、812は、所要の形状の平板で構成することができる。グリッパ811、812は、所定の軸周りに回動させることができる。把持部は、梱包紙の端面被覆部の端部を掴むことができる。具体的には、グリッパ811とグリッパ812とで梱包紙の端面被覆部の端部を両側から挟み込んで掴むことができる。第2エンドエフェクタ81は、図3の符号Aで示す方向に沿って回転させることができるとともに、符号Bで示す方向に沿って移動させることができる。なお、把持部81は、力制御を応用した把持検知機能を備える。
Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of the
これにより、梱包紙の端面被覆部の端部を掴んで、端部を所要の方向に移動又は回転させること、掴んだ状態で端部の位置を維持することができる。 This allows the end of the end surface covering portion of the packaging paper to be grasped, moved or rotated in the required direction, and the position of the end to be maintained while being grasped.
図4は把持部の動作の一例を示す図である。図4Aは、グリッパ811、812が開いた状態(固定側のグリッパ812から可動側のグリッパ811が離れた状態)を表す。把持部で端面被覆部の端部を掴む前の状態を示す。図4Bは、グリッパ811、812が閉じた状態(固定側のグリッパ812と可動側のグリッパ811が接した状態)を表し、把持部で端面被覆部の端部を掴んだ状態を示す。なお、梱包紙は図示していない。
Figure 4 is a diagram showing an example of the operation of the gripping unit. Figure 4A shows a state in which the
図5はグリッパ811、812の構造の一例を示す図である。図5は、2つのグリッパの長さを同等にした場合を示す。梱包紙は金属帯コイルに巻回されているので、梱包紙に巻き癖がある場合がある。図5Aの例では、梱包紙の巻き癖等によって、端面被覆部の端部が湾曲し、把持部の動作時に端部を挟むことができない把持ミスが生じる可能性がある。そこで、図5Bに示すように、2つのグリッパ811、812のうち、金属帯コイルに近い側のグリッパ812の長さをグリッパ811よりも長くしてもよい。これにより、梱包紙に巻き癖がある場合でも、梱包紙の端面被覆部の端部を確実に挟んで把持することができる。
Figure 5 is a diagram showing an example of the structure of
図6は金属帯コイル200のコイル梱包までの状態を示す図である。図6Aは、金属帯コイル200に梱包紙が巻かれていない状態を示す。符号201は、軸方向端面である。本明細書において、「コイル梱包」とは、鋼板コイルのような金属帯コイルを、製品の出荷前に工場や倉庫などでの品質保持や運搬時の損傷防止等のために、梱包紙でコイルを梱包する(梱包済金属帯コイルの状態にする)ことを意味する。
Figure 6 shows the state of the
図6Bは、帯状の梱包紙が、金属帯コイル200の外周に巻かれた状態を示す。符号301は梱包紙300の端面被覆部を示す。図6Bの状態において、(1)金属帯コイル200の円周方向に沿って端面被覆部301の山折り部(「ひだ」)を折りつつ、その都度、山折り部を粘着テープで固定し、同様の作業を梱包紙300の端面被覆部全体に対して行う。本実施の形態の耳折装置は、かかる(1)の作業を自動で行うものである。そして、(2)金属帯コイル200の内径側にはみ出した山折り部をコイル穴内側に押し込んで固定することにより、図6Cに示すような「コイル梱包」状態となる。
Figure 6B shows a state in which a strip-shaped packing paper is wound around the outer circumference of the
図6Cに示すように、梱包済金属帯コイルの状態では、金属帯コイルは帯状の梱包紙(梱包材)で巻かれており、始端と尾端は固定されている。金属帯コイルの軸方向端面側の複数のひだを織り込んだ「菊折り」の形になり、金属帯コイルの内径側にはみ出した「ひだ」は、金属帯コイル穴の内側に収納される。 As shown in Figure 6C, in the packaged metal strip coil state, the metal strip coil is wrapped in strip-shaped packing paper (packaging material) and the start and end are fixed. The axial end face of the metal strip coil has multiple pleats woven into it to form a "chrysanthemum fold," and the pleats that protrude toward the inner diameter side of the metal strip coil are stored inside the metal strip coil hole.
次に、金属帯コイルに対する第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の位置合わせについて説明する。
Next, we will explain how to align the first articulated
図7は第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の位置合わせの第1例を示す図である。第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の位置合わせは、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80が取り付けられたロボットテーブル32の位置合わせにより行うことができる。ロボットテーブル32の回転の中心軸上の所定位置のXYZ座標値、中心軸の方向は、移動部60の移動や回転に応じて逐一記憶部24に記憶することができる。図6Bの例でも説明したように、金属帯コイルには、帯状の梱包紙が外周に巻かれた状態となっており、梱包紙の端面被覆部301が折り曲げられる前の状態となっている。
Figure 7 is a diagram showing a first example of the alignment of the first articulated
相対位置検出部10は、金属帯コイルの三次元位置情報と、ロボットテーブル32の回転の中心軸上の所定位置及び中心軸の方向に関する情報とに基づいて、金属帯コイルの内径の中心軸と、ロボットテーブル32の回転の中心軸とのズレを算出することができる。図7Aは、金属帯コイルの内径の中心軸と、ロボットテーブル32の回転の中心軸とがずれている状態を示す。
The relative
制御部20は、図7Bに示すように、金属帯コイルの内径の中心軸と、ロボットテーブル32の回転の中心軸とが一致するように、移動台車50を移動させ、昇降部を昇降させて、ロボットテーブル32の位置合わせを行う。
As shown in FIG. 7B, the
図8は第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の位置合わせの第2例を示す図である。第2例では、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の位置合わせを直接行うのではなく、相対位置検出部10により、金属帯コイルの三次元位置情報を3D計測し、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の動作プログラムに計測結果を反映して、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の動作を補正することができる。三次元位置情報としては、例えば、図8Aに示すように、設備の上から見たときの、金属帯コイルの中心軸とロボットテーブル32の回転の中心軸との角度を、金属帯コイルの側面の傾きαとして計測することができる。また、図8Bに示すように、梱包紙端部を示す直線(曲線でもよい)の方向と水平方向との角度を、梱包材の角度βとして計測することができる。
Figure 8 is a diagram showing a second example of the alignment of the first articulated
次に、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の動作手順について説明する。制御部20は、所定の動作プログラムを実行することにより、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80それぞれの動作を制御することができる。以下では、図9~15を用いて、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の第1動作~第7動作について説明する。
Next, the operation procedures of the first articulated
図9は第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の第1動作を示す図である。制御部20は、梱包紙の端面被覆部301の折込部を押さえ部材711で金属帯コイルの軸方向端面201に押し付けるように第1多関節ロボット70を制御する。この場合、押さえ部材711は、図9中の符号C1で示す方向に沿って移動する。なお、本実施形態では、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の過負荷防止、梱包紙の損傷防止、及び金属帯コイルの側面のキズ防止のため、梱包紙への密着動作は力制御で行う。例えば、ロボットの所定の関節におけるトルク値が上限値を超えないように制御する。第1動作により、折込部を金属帯コイルの側面に密着させることができる。
Figure 9 is a diagram showing the first operation of the first articulated
図10は第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の第2動作を示す図である。制御部20は、把持部811、812(81)で梱包紙の折込部の端部を把持するように第2多関節ロボット80を制御する。この場合、折込部は、押さえ部材711によって金属帯コイルの軸方向端面201に向かって押し付けられている。第2動作により、梱包紙端部が把持される。
Figure 10 is a diagram showing the second operation of the first articulated
図11は第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の第3動作を示す図である。制御部20は、押さえ部材711を梱包紙の折込部の谷折り線の位置に移動(図11中の符号C2で示す方向に沿って移動)し、押さえ部材711の一縁辺711aが谷折り線に沿うようにして、押さえ部材711によって谷折り線の位置で梱包紙を金属帯コイルの軸方向端面201に押し付けるように第1多関節ロボット70を制御する。第3動作により、梱包紙の谷折り線の位置決めを行うことができるとともに、谷折り線の位置を維持することができる。
Figure 11 is a diagram showing the third operation of the first articulated
図12は第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の第4動作を示す図である。制御部20は、梱包紙の折込部の端部を把持部81により把持した状態で、谷折り線を基準として反対側の位置に把持部81を移動(図12中の符号C3で示す方向に沿って移動)し、梱包紙を折り込むように第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80を制御する。なお、本実施形態では、梱包紙材質に依らない一定張力での紙折動作、ロボットの過負荷防止のため、力制御及びバネ機構を備えたグリッパ811、812で折込動作を行う。第4動作により、把持部81によって把持された折込部が折り込まれるに応じて折込部の山折り線を形成することができる。
Figure 12 is a diagram showing the fourth operation of the first articulated
図13は第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の第5動作を示す図である。制御部20は、押さえ部材711を梱包紙の谷折り線に合わせて移動(図13中の符号C4で示す方向に沿って移動)するように第1多関節ロボット70を制御する。このとき、把持部81によって把持された折込部は、軸方向端面から軸方向外側に押さえ部材711よりも若干離れた状態で保持されている。第5動作により、谷折り線に沿って折込部を折り込むことができる。
Figure 13 is a diagram showing the fifth operation of the first articulated
図14は第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の第6動作を示す図である。制御部20は、押さえ部材711を折込部の山折り部に押し付けながら山折り部(山折り線)に沿って移動(図14中の符号C5で示す方向に沿って移動)するように第1多関節ロボット70を制御する。この際、把持部81が梱包紙の折込部の端部を把持した状態で、押さえ部材711を一旦金属帯コイルの軸方向端面201から離し、把持部81によって把持された折込部の山折り線の上から折込部を、押さえ部材711により再度軸方向端面に押し付けながら、押さえ部材711を符号C5で示す方向に山折り線に沿って移動させる。また、力制御によって梱包紙を折り込む際に生じるシワを除去することができる。第6動作により、山折り線に沿って山折り部を折り込むことができる。また、折込部の折り目を強調することができる。
14 is a diagram showing the sixth operation of the first articulated
図15は第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80の第7動作を示す図である。制御部20は、折り終えた折込部を固定するよう山折り部の縁を跨いで粘着テープ(粘着部材)を貼り付けるように第1多関節ロボット70を制御する。この場合、押さえ部材711は、折り込まれた山折り部を押さえたまま、貼付部713は、所要サイズにカットされた粘着テープを、穴部712から露出する山折り部の縁を跨いで粘着テープを貼り付ける。また、把持中、張力がある状態で粘着テープを貼り付けることにより、梱包紙の全体的な膨らみを抑えることができる。第7動作により、山折り部(「ひだ」)を固定することができる。
15 is a diagram showing the seventh operation of the first articulated
制御部20は、金属帯コイルの円周方向に沿って前述の第1動作から第7動作までの一連の動作(耳折動作)を所定回数繰り返す。これにより、金属帯コイルの半周分の耳折作業が完了すると、ロボットテーブル32を180度回転させて、第1多関節ロボット70及び第2多関節ロボット80と金属帯コイルとの位置関係を反転させて、残りの半周分について第1動作から第7動作までの耳折動作を行い、金属帯コイルの全周に亘って耳折動作を行う。なお、ロボットテーブル32を180度回転する構成に代えて、クレードルロールによって金属帯コイル自体を回転させてもよい。
The
前述のように、本実施形態による耳折動作は、グリッパと押さえ部材とを用いた一連の紙折動作によって実現できる。また、力制御を行うことにより、常に一定の張力、押さえ力で耳折を行うことができ、折りシワを防止することができる。また、ロボットテーブルを回転させることができるので、クレードルロールなどの付帯設備が不要となり、設備的な制約を受けにくい。また、把持の張力が発生している状態で粘着テープを貼り付けるので、紙折のずれを解消できる。 As described above, the edge folding operation according to this embodiment can be achieved by a series of paper folding operations using the gripper and the pressing member. Furthermore, by performing force control, edge folding can be performed with a constant tension and pressing force at all times, preventing fold wrinkles. Furthermore, since the robot table can be rotated, additional equipment such as a cradle roll is not required, and there are fewer equipment constraints. Furthermore, since the adhesive tape is applied while gripping tension is being generated, misalignment of the paper fold can be eliminated.
図16は耳折装置100の処理手順を示す図である。以下では、便宜上、処理の主体を制御部20として説明する。制御部20は、梱包対象の金属帯コイルを所定位置に搬送する(S11)。梱包対象の金属帯コイルは、例えば、図6Bに例示するような状態となっている。また、金属帯コイルの搬送は、所定位置との誤差があってもよい。
Figure 16 is a diagram showing the processing procedure of the
制御部20は、金属帯コイルの3D計測及び位置合わせを行う(S12)。3D計測は、金属帯コイルの三次元位置情報の検出や3D画像の生成を含む。位置合わせは、例えば、図7及び図8に例示した位置合わせを行う。位置合わせが完了すると、制御部20は、梱包紙の折込部を押さえ部材711で金属帯コイルの軸方向端面201に押し付ける(S13)。ステップS13の処理は、図9に例示した第1動作である。
The
次に、制御部20は、把持部81で梱包紙の折込部の端部を把持する(S14)。ステップS14の処理は、図10に例示した第2動作である。その後、制御部20は、押さえ部材711を梱包紙の折込部の谷折り線の位置に移動し、谷折り線の位置で梱包紙を金属帯コイルの軸方向端面201に押し付ける(S15)。ステップS15の処理は、図11に例示した第3動作である。
Next, the
次に、制御部20は、梱包紙の折込部の端部を把持部81で把持した状態で、谷折り線を基準として反対側の位置に把持部81を移動し、梱包紙を折り込む(S16)。ステップS16の処理は、図12に例示した第4動作である。その後、制御部20は、押さえ部材711を梱包紙の谷折り線に合わせて移動する(S17)。ステップS17の処理は、図13に例示した第5動作である。
Next, while the
次に、制御部20は、押さえ部材711を折込部の山折り部に押し付けながら山折り部に沿って移動する(S18)。ステップS18の処理は、図14に例示した第6動作である。その後、制御部20は、折り終えた折込部を固定するように、山折り部の縁を跨いで粘着部材(例えば、粘着テープ)を貼り付ける(S19)。ステップS19の処理は、図15に例示した第7動作である。
Next, the
そして、制御部20は、金属帯コイルの全周の耳折作業が完了したか否かを判定し(S20)、全周の耳折作業が完了していない場合(S20でNO)、金属帯コイルの半周の耳折作業が完了したか否かを判定する(S21)。半周の耳折作業が完了していない場合(S21でNO)、制御部20は、ステップS13以降の処理を続ける。半周の耳折作業が完了した場合(S21でYES)、制御部20は、ロボットベース(ロボットテーブル32)を回転し(S22)、ステップS13以降の処理を続ける。全周の耳折作業が完了した場合(S20でYES)、制御部20は、処理を終了する。なお、図16に示す処理は、梱包対象の金属帯コイルが搬送される都度、繰り返し行うことができる。
Then, the
図16に示すような、各処理手順を定めたコンピュータプログラムを記録媒体に記録しておき、当該記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたRAMにロードし、コンピュータプログラムをCPUで実行することにより、コンピュータ上で制御部20を実現することができる。なお、図16に示すような、各処理手順を定めたコンピュータプログラムは、記録媒体に代えて、インターネットなどのネットワークを介してダウンロードすることもできる。
A computer program that defines each processing procedure, such as that shown in FIG. 16, can be recorded on a recording medium, and the computer program recorded on the recording medium can be loaded into a RAM provided in the computer, and executed by a CPU, thereby realizing the
前述のような汎用的な紙折動作を行うプログラムを準備するだけで、金属帯コイルのコイル径、梱包紙材質、耳折回数等、種々の条件にかかわらず耳折動作が可能となる。 By simply preparing a program that performs the general-purpose paper folding operation described above, edge folding can be performed regardless of various conditions, such as the coil diameter of the metal strip coil, the packaging paper material, and the number of edge folds.
手作業でコイル梱包を行う場合には、作業姿勢が悪く身体的負担が大きくなる。また、梱包作業者の担い手が減少しているため、将来的な人員不足が懸念される。しかし、本実施の形態によれば、コイル梱包作業の中でも身体的負担が大きい耳折作業を自動化することができ、作業者の作業負担を大幅に改善することができる。また、梱包現場において、作業者とロボットの作業分担ができ、効率的な人員配置が可能となる。 Manual coil packaging requires poor working posture and places a heavy physical burden on the worker. In addition, the number of packaging workers is decreasing, raising concerns about a future labor shortage. However, according to this embodiment, the edge folding work, which is the most physically demanding part of coil packaging work, can be automated, significantly reducing the workload on workers. In addition, work can be shared between workers and robots at the packaging site, allowing for efficient personnel allocation.
また、本実施の形態によれば、ロボット部において協働ロボットを使用することにより、作業員と協働可能な安全設計が可能となる。例えば、適切なリスクアセスメントを行うことにより、安全柵なしで人との協働作業が可能となる。安全柵が不要なため、空きスペースさえ確保できれば、設備敷地内の任意の場所を梱包作業場所として使用することが可能となる。 In addition, according to this embodiment, the use of a collaborative robot in the robot section enables a safe design that allows collaboration with workers. For example, by conducting an appropriate risk assessment, collaborative work with humans can be performed without a safety fence. Because a safety fence is not required, any location within the facility premises can be used as a packaging work area as long as free space is secured.
本実施の形態の耳折装置は、自動ラインに設置されているような大型装置に比べて、安価で省スペース化が可能である。また汎用の多関節ロボットを使用することで専用の特別な機械装置が殆ど必要なくなり、保守のための専門の技術者の知識習得等の負担が軽減される。 The edge folding device of this embodiment is less expensive and takes up less space than large devices installed on automatic lines. In addition, by using a general-purpose articulated robot, there is almost no need for special, dedicated machinery, and the burden of having specialized technicians acquire the necessary knowledge for maintenance is reduced.
例えば、上記の実施の形態では三次元計測装置としてLiDARセンサを用いた形態を説明したが、本発明はこれに限られず、2つのカメラで異なる2方向から金属帯コイルを撮影し、これらの撮影画像や映像に基づいて三次元位置情報を算出する装置等であってもよい。 For example, in the above embodiment, a LiDAR sensor is used as a three-dimensional measuring device, but the present invention is not limited to this, and may be a device that uses two cameras to capture images of a metal strip coil from two different directions and calculates three-dimensional position information based on these captured images and videos.
また、上記の実施の形態では粘着部材として粘着テープを用いた形態を説明したが、本発明はこれに限られず、予め所定の長さに切断して用意された粘着シール等であってもよい。 In addition, in the above embodiment, an adhesive tape is used as the adhesive member, but the present invention is not limited to this, and an adhesive sticker that is cut to a predetermined length and prepared in advance may also be used.
以上に開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。 The embodiments disclosed above should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the embodiments described above, and is intended to include all modifications and variations within the meaning and scope of the claims.
10 相対位置検出部
11 LiDARセンサ
12 算出部
13 出力部
20 制御部
21 CPU
22 RAM
23 ROM
24 記憶部
25 インタフェース部
30 回転台
31 駆動部
32 ロボットテーブル
40 昇降部
41 駆動部
50 移動台車
51 駆動部
60 移動部
70 第1多関節ロボット
71 第1エンドエフェクタ
711 押さえ部材
712 穴部
713 貼付部
714 ロール部
80 第2多関節ロボット
81 第2エンドエフェクタ(把持部)
811、812 グリッパ(把持部)
90 ロボット部
200 金属帯コイル
201 軸方向端面
300 梱包紙
301 端面被覆部
REFERENCE SIGNS
22 RAM
23 ROM
24
811, 812 Gripper (gripping part)
90
Claims (5)
前記端面被覆部の耳折りを行うロボット部と、
前記ロボット部と前記金属帯コイルとの相対位置に関する相対位置情報を検出する相対位置検出部と、
前記相対位置検出部で検出した前記相対位置情報に基づいて、前記ロボット部を制御する制御部と
を備え、
前記ロボット部は、
耳折りロボットと、
前記耳折りロボットが取り付けられ、前記耳折りロボットの並進移動及び回転を可能にする移動部と
を備え、
前記制御部は、
前記相対位置情報に基づいて、前記金属帯コイルと前記耳折りロボットとが所定の配置となる位置に前記耳折りロボットを移動させるように前記移動部を制御し、
前記耳折りロボットは、
前記端面被覆部を前記金属帯コイルの前記軸方向端面に押し付けるための押さえ部材が先端部に取り付けられた第1多関節ロボットと、
前記端面被覆部の端部を掴むための把持部が先端部に取り付けられた第2多関節ロボットと
を備え、
前記第1多関節ロボットの前記先端部に、前記梱包紙の耳折りされた部分を固定するための粘着部材を前記梱包紙に貼付する貼付部を備える、
耳折装置。 A folding device for folding an edge of an end surface covering portion, which is a part of a packing paper for packaging a metal strip coil and covers an axial end surface of the metal strip coil,
a robot unit that folds the edge of the end surface covering portion;
a relative position detection unit that detects relative position information regarding a relative position between the robot unit and the metal strip coil;
a control unit that controls the robot unit based on the relative position information detected by the relative position detection unit ,
The robot unit includes:
The ear-folding robot,
a moving part to which the edge folding robot is attached and which enables translation and rotation of the edge folding robot;
Equipped with
The control unit is
Based on the relative position information, the moving unit is controlled to move the edge folding robot to a position where the metal strip coil and the edge folding robot are disposed in a predetermined position.
The ear folding robot comprises:
a first articulated robot having a pressing member attached to a tip end thereof for pressing the end surface covering portion against the axial end surface of the metal strip coil;
a second articulated robot having a gripping portion attached to a tip portion thereof for gripping an end portion of the end surface covering portion;
Equipped with
a sticking unit provided at the tip end of the first articulated robot for sticking an adhesive member to the packing paper for fixing the edge-folded portion of the packing paper ,
Ear folding device.
前記第1多関節ロボット及び前記第2多関節ロボットそれぞれの動作を制御し、
前記動作は、
(1)前記梱包紙の折込部を前記押さえ部材で前記金属帯コイルの前記軸方向端面に押し付けること、
(2)前記把持部で前記梱包紙の前記折込部の端部を把持すること、
(3)前記押さえ部材を前記梱包紙の前記折込部の谷折り線の位置に移動し、前記谷折り線の位置で前記梱包紙を前記金属帯コイルの前記軸方向端面に押し付けること、
(4)前記梱包紙の前記折込部の前記端部を前記把持部により把持した状態で、前記谷折り線を基準として反対側の位置に前記把持部を移動し、前記梱包紙を折り込むこと、
(5)前記押さえ部材を前記梱包紙の谷折り線に合わせて移動すること、
(6)前記押さえ部材を前記折込部の山折り部に押し付けながら前記山折り部に沿って移動すること、及び、
(7)折り終えた前記折込部を固定するよう前記山折り部の縁を跨いで前記粘着部材を貼り付けること、
を含む、
請求項1に記載の耳折装置。 The control unit is
Controlling the operation of each of the first articulated robot and the second articulated robot,
The operation includes:
(1) pressing the folded portion of the packing paper against the axial end surface of the metal strip coil with the pressing member;
(2) gripping an end of the folded portion of the packing paper with the gripping portion;
(3) moving the pressing member to a position of a valley fold line of the folded portion of the packing paper, and pressing the packing paper against the axial end surface of the metal strip coil at the position of the valley fold line;
(4) While the end of the folded portion of the packing paper is being gripped by the gripping portion, the gripping portion is moved to a position on the opposite side of the valley fold line, and the packing paper is folded.
(5) moving the pressing member in alignment with a valley fold line of the packing paper;
(6) moving the pressing member along the mountain fold while pressing the pressing member against the mountain fold of the folded-in portion; and
(7) attaching the adhesive member across an edge of the mountain fold to fix the folded-in portion after folding;
Including,
The edge folding device according to claim 1 .
移動台車と、
前記移動台車上に設けられた昇降部と、
前記昇降部によって昇降される回転台と
を備え、
前記耳折りロボットは、前記回転台に取り付けられており、
前記回転台の回転の中心軸が水平方向に向けられている、
請求項1又は請求項2に記載の耳折装置。 The moving unit is
A mobile cart and
A lifting unit provided on the movable carriage;
a rotating table that is raised and lowered by the lifting unit,
The edge folding robot is attached to the rotating table,
The central axis of rotation of the turntable is oriented horizontally.
The edge folding device according to claim 1 or 2 .
前記金属帯コイルの三次元位置情報を算出する三次元計測装置と、
前記三次元位置情報と前記ロボット部の位置情報とに基づいて、前記相対位置情報を算出する算出部と
を備える、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の耳折装置。 The relative position detection unit
a three-dimensional measuring device for calculating three-dimensional position information of the metal strip coil;
a calculation unit that calculates the relative position information based on the three-dimensional position information and position information of the robot unit,
An edge folding device according to any one of claims 1 to 3 .
前記端面被覆部を前記金属帯コイルの前記軸方向端面に押し付けるための押さえ部材が先端部に取り付けられた第1多関節ロボットと、前記端面被覆部の端部を掴むための把持部が先端部に取り付けられた第2多関節ロボットとを備える耳折りロボットと、前記耳折りロボットが取り付けられ、前記耳折りロボットの並進移動及び回転を可能にする移動部とを備えるロボット部が前記端面被覆部の耳折りを行うこと、
前記ロボット部と前記金属帯コイルとの相対位置に関する相対位置情報を相対位置検出部が検出すること、
検出した前記相対位置情報に基づいて、前記金属帯コイルと前記耳折りロボットとが所定の配置となる位置に前記耳折りロボットを移動させるように前記ロボット部を制御部が制御すること、
前記第1多関節ロボットの前記先端部に備えられた貼付部が、前記梱包紙の耳折りされた部分を固定するための粘着部材を前記梱包紙に貼付すること、
を含む耳折方法。 A method for folding an edge of an end surface covering portion, which is a part of a packing paper for packing a metal strip coil and covers an axial end surface of the metal strip coil, comprising:
an edge folding robot including a first articulated robot having a pressing member attached to its tip for pressing the end surface covering portion against the axial end surface of the metal strip coil, and a second articulated robot having a gripping portion attached to its tip for gripping the end of the end surface covering portion; and a robot section to which the edge folding robot is attached and which has a moving section that enables the edge folding robot to move in a translational direction and rotate, folding the edge of the end surface covering portion;
a relative position detection unit detects relative position information regarding a relative position between the robot unit and the metal strip coil;
a control unit controls the robot unit to move the edge folding robot to a position where the metal strip coil and the edge folding robot are disposed in a predetermined position based on the detected relative position information;
an attachment unit provided at the tip end of the first articulated robot attaches an adhesive member to the packing paper for fixing the edge-folded portion of the packing paper;
A method for folding ears comprising the steps of:
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