切断装置以及切断方法.pdf

提供能使设于步冲轮廓机的冲头长寿命化的技术。用于切断工件(W)的切断装置(1)具备：具有能变更位置及姿态的臂的至少一个机器人(20)；具有通过沿上下方向往复运动来冲裁工件(W)的冲头(32)且安装于机器人(20)的臂的前端的步冲轮廓机(30)；及控制机器人(20)和步冲轮廓机(30)的控制装置(40)，步冲轮廓机(30)在借助机器人(20)移动的同时用冲头(32)连续地冲裁工件(W)而切断工件(W)，控制装置(40)具有控制机器人(20)以便步冲轮廓机(30)以与步冲轮廓机(30)的移动路径的形状对应的移动速度移动的机器人控制部(40a)和与步冲轮廓机(30)的移动速度对应地使冲头(32)的振动频率变动的冲头控制部(40b)。

权利要求书
1.  一种切断装置，
所述切断装置用于将钢板切断，
所述切断装置的特征在于，
所述切断装置具备：
至少一个机器人，该至少一个机器人具有能够变更位置以及姿态的臂；
步冲轮廓机，该步冲轮廓机安装于所述机器人的臂的前端，且具有通过沿上下方向往复运动来冲裁所述钢板的冲头；以及
控制装置，该控制装置对所述机器人以及所述步冲轮廓机进行控制，
在利用所述机器人使所述步冲轮廓机移动的同时，所述步冲轮廓机利用所述冲头连续地冲裁所述钢板，由此将所述钢板切断，
所述控制装置具有：机器人控制部，该机器人控制部对所述机器人进行控制，以使得所述步冲轮廓机以与所述步冲轮廓机的移动路径的形状对应的移动速度移动；以及冲头控制部，该冲头控制部与所述步冲轮廓机的移动速度对应地使所述冲头的振动频率变动。

2.  根据权利要求1所述的切断装置，其特征在于，
所述控制装置的冲头控制部取得所述步冲轮廓机的移动速度和所述冲头的振动频率，
在所述冲头的振动频率相对于所述步冲轮廓机的移动速度之比的值大于规定的值的情况下，使所述冲头的振动频率减少，以使得所述冲头的振动频率相对于所述步冲轮廓机的移动速度之比的值成为所述规定的值，
在所述冲头的振动频率相对于所述步冲轮廓机的移动速度之比的值小于所述规定的值的情况下，使所述冲头的振动频率增加，以使得所述冲头的振动频率相对于所述步冲轮廓机的移动速度之比的值成为所述规定的值。

3.  一种切断方法，
所述切断方法用于将钢板切断，
所述切断方法的特征在于，
将步冲轮廓机安装于至少一个机器人，所述步冲轮廓机具有通过沿上下方向往复运动来冲裁所述钢板的冲头，
对所述机器人进行控制，以使得所述步冲轮廓机以与所述步冲轮廓机的移动路径的形状对应的移动速度移动，
与所述步冲轮廓机的移动速度对应地使所述冲头的振动频率变动。

4.  根据权利要求3所述的切断方法，其特征在于，
在所述冲头的振动频率相对于所述步冲轮廓机的移动速度之比的值大于规定的值的情况下，使所述冲头的振动频率减少，以使得所述冲头的振动频率相对于所述步冲轮廓机的移动速度之比的值成为所述规定的值，
在所述冲头的振动频率相对于所述步冲轮廓机的移动速度之比的值小于所述规定的值的情况下，使所述冲头的振动频率增加，以使得所述冲头的振动频率相对于所述步冲轮廓机的移动速度之比的值成为所述规定的值。

说明书切断装置以及切断方法
技术领域
本发明涉及用于将钢板切断的切断装置以及切断方法。
背景技术
以往，作为用于将钢板切断的切断装置，广泛公知有步冲轮廓机(nibbler)。
一般而言，步冲轮廓机具备：筒状的壳体；设置于该壳体的内部的冲头；以及设置于上述壳体的下方的凹模，上述步冲轮廓机一边移动一边利用上述冲头连续地冲裁被供给至上述壳体与上述凹模之间的钢板，由此将该钢板切断。
专利文献1中公开了构成为通过由操作者把持并使之移动来进行钢板的切断的手持式步冲轮廓机。
另一方面，也能够将步冲轮廓机安装于机器人。
在将步冲轮廓机安装于机器人的情况下，进行机器人的控制以使得步冲轮廓机沿预先设定的路径移动。
当使步冲轮廓机呈曲线状地移动时，在机器人的结构上，与使步冲轮廓机呈直线状地移动时相比较，以步冲轮廓机的移动速度变小的方式控制机器人。
尤其是在使步冲轮廓机呈曲线状地移动时，在步冲轮廓机的移动路径的曲率半径极小的情况下，步冲轮廓机的移动速度变得极小，每进行一次钢板的冲裁时的切断面积变得极小。
因此，切断钢板时的冲裁次数增加。
结果，产生步冲轮廓机的冲头容易磨损，冲头的寿命变短的问题。
专利文献1：日本特开平9－234622号公报
发明内容
本发明的课题在于提供一种能够使设置于步冲轮廓机的冲头长寿命化的技术。
本发明所涉及的切断装置是用于将钢板切断的切断装置，其特征在于，上述切断装置具备：至少一个机器人，该至少一个机器人具有能够变更位置以及姿态的臂；步冲轮廓机，该步冲轮廓机安装于上述机器人的臂的前端，且具有通过沿上下方向往复运动来冲裁上述钢板的冲头；以及控制装置，该控制装置对上述机器人以及上述步冲轮廓机进行控制，在利用上述机器人使上述步冲轮廓机移动的同时，上述步冲轮廓机利用上述冲头连续地冲裁上述钢板，由此将上述钢板切断，上述控制装置具有：机器人控制部，该机器人控制部对上述机器人进行控制，以使得上述步冲轮廓机以与上述步冲轮廓机的移动路径的形状对应的移动速度移动；以及冲头控制部，该冲头控制部与上述步冲轮廓机的移动速度对应地使上述冲头的振动频率变动。
在本发明所涉及的切断装置中，优选形成为：上述控制装置的冲头控制部取得上述步冲轮廓机的移动速度和上述冲头的振动频率，在上述冲头的振动频率相对于上述步冲轮廓机的移动速度之比的值大于规定的值的情况下，使上述冲头的振动频率减少，以使得上述冲头的振动频率相对于上述步冲轮廓机的移动速度之比的值成为上述规定的值，在上述冲头的振动频率相对于上述步冲轮廓机的移动速度之比的值小于上述规定的值的情况下，使上述冲头的振动频率增加，以使得上述冲头的振动频率相对于上述步冲轮廓机的移动速度之比的值成为上述规定的值。
本发明所涉及的切断方法是用于将钢板切断的切断方法，上述切断方法的特征在于，将步冲轮廓机安装于至少一个机器人，上述步冲轮廓机具有通过沿上下方向往复运动来冲裁上述钢板的冲头，对上述机器人进行控制，以使得上述步冲轮廓机以与上述步冲轮廓机的移动路径的形状对应的移动速度移动，与上述步冲轮廓机的移动速度对应地使上述冲头的振动频率变动。
在本发明所涉及的切断方法中，优选形成为：在上述冲头的振动频 率相对于上述步冲轮廓机的移动速度之比的值大于规定的值的情况下，使上述冲头的振动频率减少，以使得上述冲头的振动频率相对于上述步冲轮廓机的移动速度之比的值成为上述规定的值，在上述冲头的振动频率相对于上述步冲轮廓机的移动速度之比的值小于上述规定的值的情况下，使上述冲头的振动频率增加，以使得上述冲头的振动频率相对于上述步冲轮廓机的移动速度之比的值成为上述规定的值。
根据本发明，能够使设置于步冲轮廓机的冲头长寿命化。
附图说明
图1是示出本发明所涉及的切断装置的图。
图2是示出设置于本发明所涉及的切断装置的步冲轮廓机的图，(a)是侧视剖视图，(b)是沿着图2(a)的A－A线的端面图。
图3是示出步冲轮廓机将钢板切断时的步冲轮廓机的移动路径、步冲轮廓机的移动速度以及步冲轮廓机的冲头的振动频率的图。
图4是示出由控制装置的冲头控制部进行的冲头的振动频率的控制的图。
图5是利用以往的步冲轮廓机从钢板冲裁出的碎屑的俯视图，(a)是步冲轮廓机的移动速度比较大的情况下的碎屑的俯视图，(b)是步冲轮廓机的移动速度比较小的情况下的碎屑的俯视图。
图6是示出步冲轮廓机的移动速度与步冲轮廓机的冲头的振动频率之间的关系的图。
具体实施方式
以下，参照图1以及图2，对作为本发明所涉及的切断装置的一个实施方式的切断装置1进行说明。
切断装置1是用于对钢板亦即工件W进行切断的装置。
如图1所示，切断装置1具备下模10、机器人20、步冲轮廓机30、以及控制装置40。
下模10是供工件W载置的部件，且构成为能够对工件W进行固定。
机器人20具有多关节的臂，且构成为能够变更该臂的位置以及姿态。在机器人20的臂的前端安装有步冲轮廓机30。
如图2的(a)以及图2的(b)所示，步冲轮廓机30是一边移动一边连续地冲裁工件W的装置，具备壳体31、冲头32、支承部33、凹模34、以及驱动部35。
此外，为方便说明，将图2的(a)中的上下方向定义为步冲轮廓机30的上下方向。
壳体31形成为沿上下方向延伸的近似圆筒形状，且下端部敞开。
冲头32以能够沿上下方向滑动的方式被收纳在壳体31的内部。
在壳体31的内周面，固定有用于对壳体31和凹模34进行支承的支承部33。
冲头32构成为以规定的振动频率沿上下方向往复运动，从而对工件W进行冲裁。冲头32具有冲裁刃32a和连结部32b。
冲裁刃32a具有近似蹄状的截面形状，在下端形成有用于对工件W进行冲裁的刀尖。冲裁刃32a构成为：在冲头32到达下止点时，冲裁刃32a从壳体31的下端向下方突出，进入后述的凹模34的凹模孔34a。
连结部32b与驱动部35连结，以便借助驱动部35使冲头32沿上下方向往复运动。
支承部33是用于支承壳体31和凹模34的部件。支承部33的上端部被固定于壳体31的内周面，并从壳体31的内部朝下方延伸。支承部33具有在壳体31的下端面形成沿着冲裁刃32a的截面形状的开口的形状。也就是说，在支承部33的嵌插于壳体31内的部分与壳体31之间，形成有用于收纳冲头32的空间，该空间的形成于壳体31的下端面的开口具有沿着冲裁刃32a的截面形状的形状。
在支承部33的下端部固定有凹模34。
凹模34以与壳体31夹着工件W的方式设置于壳体31的下方。凹模34具有近似圆柱形状，以覆盖支承部33的下端部的方式被固定于支承部33。凹模34具有凹模孔34a和排出孔34b。
凹模孔34a形成为：在冲头32到达下止点时，冲裁刃32a进入该凹模孔34a。详细而言，凹模孔34a形成在凹模34与支承部33的嵌插于凹模34内的部分之间，呈沿着冲裁刃32a的截面形状的形状，且在凹模34的上端面开口。
排出孔34b是用于将由冲头32从工件W冲裁下的月牙状的碎屑S向凹模34的外部排出的孔。排出孔34b形成于凹模34的侧面，且与凹模孔34a连通。
驱动部35构成为使冲头32以规定的振动频率沿上下方向往复运动。驱动部35具有连结部35a、杆35b以及马达35c。
连结部35a与冲头32的连结部32b连结。
杆35b与马达35c和连结部35a连接，以便将马达35c的动力传递至连结部35a。
马达35c构成为经由杆35b向连结部35a传递动力。马达35c的旋转运动经由杆35b被转换成连结部35a的上下运动。
这样，步冲轮廓机30在将工件W夹装在壳体31与凹模34之间的状态下，一边沿规定的方向移动一边使冲头32沿上下方向(相对于凹模34接近以及离开的方向)往复运动，由此能够连续地冲裁工件W。
如图1所示，控制装置40具有机器人控制部40a和冲头控制部40b。
机器人控制部40a与机器人20电连接，且构成为能够控制机器人20。机器人控制部40a对机器人20进行控制，以使得安装于机器人20的臂的前端的步冲轮廓机30沿预先设定的路径移动。另外，机器人控制部40a对机器人20进行控制，以使得安装于机器人20的臂的前端的步冲轮廓机30以预先设定的速度移动。
详细而言，在控制装置40的存储部(未图示)，储存有步冲轮廓机 30的移动路径(严格来说是机器人20的臂的前端的移动路径)、和步冲轮廓机30的移动速度(严格来说是机器人20的臂的前端的移动速度)，机器人控制部40a基于这些信息对机器人20进行控制。
此外，与步冲轮廓机30的移动路径的曲率半径对应地设定步冲轮廓机30的移动速度，以使得步冲轮廓机30呈曲线状地移动时的速度比步冲轮廓机30呈直线状地移动时的速度小。也就是说，步冲轮廓机30的移动速度与步冲轮廓机30的移动路径的形状对应地设定有多个。
冲头控制部40b与步冲轮廓机30电连接，且构成为能够对步冲轮廓机30进行控制。详细而言，冲头控制部40b与步冲轮廓机30的驱动部35的马达35c电连接，且构成为能够对冲头32的振动频率(每秒内冲头32从上止点移动至下止点而后再次返回上止点的次数)进行控制。冲头控制部40b与步冲轮廓机30的移动速度对应地控制冲头32的振动频率。
以下，参照图3～图6，对控制装置40的动作方式详细地进行说明。
图3是示出步冲轮廓机30依次通过工件W的位置P1～P4而将工件W切断的情况下的、步冲轮廓机30的移动速度以及冲头32的振动频率的图。
图3中的工件W上的粗线表示步冲轮廓机30的移动路径。对于步冲轮廓机30的移动路径，从位置P1至位置P2是直线，从位置P2至位置P3是圆弧状的曲线，从位置P3至位置P4是直线。
此外，将从位置P1至位置P2的路径中的步冲轮廓机30的移动速度以及冲头32的振动频率分别设为v1以及f1，将从位置P2至位置P3的路径中的步冲轮廓机30的移动速度以及冲头32的振动频率分别设为v2以及f2，将从位置P3至位置P4的路径中的步冲轮廓机30的移动速度以及冲头32的振动频率分别设为v3以及f3。
如图3所示，控制装置40的机器人控制部40a以使得步冲轮廓机30从位置P1至位置P2以30[mm/秒]、从位置P2至位置P3以10[mm/秒]、从位置P3至位置P4以30[mm/秒]的速度移动的方式，对机器人20进行控制(v1＝30[mm/秒]，v2＝10[mm/秒]，v3＝30[mm/ 秒])。
冲头控制部40b使冲头32的振动频率变动，以使得步冲轮廓机30的移动速度与冲头32的振动频率之比恒定。详细而言，冲头控制部40b以满足v1：f1＝v2：f2＝v3：f3的方式计算f1、f2以及f3。
在本实施方式中，冲头控制部40b以使得冲头32的振动频率(单位为次/秒)相对于步冲轮廓机30的移动速度(单位为mm/秒)之比的值为1的方式计算f1、f2以及f3。也就是说，冲头控制部40b以满足(f1/v1)＝(f2/v2)＝(f3/v3)＝1的方式计算f1、f2以及f3。如上上述，由于v1＝30[mm/秒]，v2＝10[mm/秒]，v3＝30[mm/秒]，因此f1＝30[次/秒]，f2＝10[次/秒]，f3＝30[次/秒]。
这样，对于控制装置40的冲头控制部40b，当使步冲轮廓机30以30[mm/秒]的速度从位置P1移动至位置P2时，使冲头32以30[次/秒]的频率动作，当使步冲轮廓机30以10[mm/秒]的速度从位置P2移动至位置P3时，使冲头32以10[次/秒]的频率动作，当使步冲轮廓机30以30[mm/秒]的速度从位置P3移动至位置P4时，使冲头32以30[次/秒]的频率动作。
由此，能够以使得碎屑S的在俯视图中的面积始终恒定的方式对工件W进行冲裁。
由控制装置40的冲头控制部40b进行的、对冲头32的振动频率的控制例如按照如下方式进行。
即，如图4所示，冲头控制部40b进行步骤S1～S6。
在步骤S1中，冲头控制部40b从机器人控制部40a取得步冲轮廓机30的当前的移动速度v。
在步骤S2中，冲头控制部40b从步冲轮廓机30的马达35c取得冲头32的当前的振动频率f。
在步骤S3中，冲头控制部40b判断振动频率f相对于移动速度v之比的值是否为α。此处，α为规定的常量，在本实施方式中α＝1。
在振动频率f相对于移动速度v之比的值是α的情况((f/v)＝α)下，冲头控制部40b维持振动频率f，并再次进行步骤S1。
在振动频率f相对于移动速度v之比的值不是α的情况((f/v)≠α)下，冲头控制部40b进行步骤S4。
在步骤S4中，冲头控制部40b判断振动频率f相对于移动速度v之比的值是否大于α。
在振动频率f相对于移动速度v之比的值大于α的情况((f/v)＞α)下，冲头控制部40b进行步骤S5。
在振动频率f相对于移动速度v之比的值小于α的情况((f/v)＜α)下，冲头控制部40b进行步骤S6。
在步骤S5中，冲头控制部40b对步冲轮廓机30的马达35c进行控制，以使得振动频率f减少。
冲头控制部40b在进行了步骤S5之后，再次进行步骤S2。
在步骤S6中，冲头控制部40b对步冲轮廓机30的马达35c进行控制，以使得振动频率f增加。
冲头控制部40b在进行了步骤S6之后，再次进行步骤S2。
这样，冲头控制部40b对冲头32的振动频率进行控制，以使得步冲轮廓机30的移动速度与冲头32的振动频率之比恒定。
以往，步冲轮廓机以冲头的振动频率始终恒定的状态动作。
因此，如图5的(a)以及图5的(b)所示，与步冲轮廓机的移动速度对应地，碎屑S的在俯视图中的面积变化。也就是说，步冲轮廓机的移动速度越小，碎屑S的在俯视图中的面积越小。图5的(a)是使以往的步冲轮廓机沿从位置P1至位置P2的路径以及从位置P3至位置P4的路径那样的直线状的路径移动的情况下的碎屑S的俯视图，图5的(b)是使以往的步冲轮廓机沿从位置P2至位置P3的路径那样的曲线状的路径移动的情况下的碎屑S的俯视图。
与此相对，在本发明所涉及的切断装置1中，冲头32的振动频率变动，以使得步冲轮廓机30的移动速度与冲头32的振动频率之比恒定。
因此，碎屑S的在俯视图中的面积始终恒定。
此外，优选以使得碎屑S的在俯视图中的面积尽量大的方式设定冲头32的振动频率。例如，在步冲轮廓机30的移动速度最大的路径中，以使得碎屑S的在俯视图中的面积尽量大的方式(以能够冲裁出图5的(a)所示的碎屑S的方式)设定冲头32的振动频率，并以此为基准计算其它路径中的冲头32的振动频率即可。
这样，即便在当步冲轮廓机30呈曲线状地移动时步冲轮廓机30的移动速度变小的情况下，也能够抑制碎屑S的在俯视图中的面积变小这一情况。
因此，能够抑制将工件W切断时的冲裁次数的增加，能够抑制冲头32的磨损。
因而，能够使设置于步冲轮廓机30的冲头32长寿命化。
此外，如图6所示，在本实施方式中，使冲头32的振动频率变动，以使得步冲轮廓机30的移动速度与冲头32的振动频率之比恒定(参照图6中的实线)，但若能够使碎屑S的在俯视图中的面积始终恒定，则也可以不使步冲轮廓机30的移动速度与冲头32的振动频率之比始终恒定(参照图6中的点划线)。在图6中的点划线所示的图线中，与步冲轮廓机30的移动速度对应，冲头32的振动频率呈阶段性地变化。
图6是示出步冲轮廓机的移动速度与冲头的振动频率之间的关系的图，横轴表示步冲轮廓机的移动速度，纵轴表示冲头的振动频率。此外，图6中虚线所示的图线示出以往的步冲轮廓机的移动速度与该步冲轮廓机的冲头的振动频率之间的关系。
并且，本实施方式中，将冲头32的振动频率(单位为次/秒)相对于步冲轮廓机30的移动速度(单位为mm/秒)之比的值设为1，但该比的值能够适当地变更。
此外，机器人20的数量没有限定，只要设置有安装有步冲轮廓机 30的至少一个机器人20即可。
并且，在设置有两个以上的机器人20的情况下，只要在至少一个机器人20安装有步冲轮廓机30即可。
工业上的可利用性
本发明能够利用于用于将钢板切断的切断装置以及切断方法。
标号说明：
1：切断装置；10：下模；20：机器人；30：步冲轮廓机；31：壳体；32：冲头；33：支承部；34：凹模；35：驱动部；40：控制装置；40a：机器人控制部；40b：冲头控制部；W：工件(钢板)；S：碎屑。