JP2000015594A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は塗装用ロボットがコンベヤ装置に搬
送されるワーク搬送速度に正確に追従することを課題と
する。 【解決手段】 ロボット制御装置１４は、塗装用ロボッ
ト１３及び塗装ガン２１の塗装動作を制御する制御回路
１４Ａと、塗装用ロボット１３の各動作角，動作速度等
のティーチングデータを入力するティーチングデータ入
力装置１４Ｃと、メモリ１４Ｄとを有する。また、メモ
リ１４Ｄには、ワーク検出スイッチ２３からのワーク検
出信号が受信されてから次のワーク検出信号が受信され
るまでの入力パルス数をカウントするパルスカウント手
段１４Ｆと、パルスカウント手段１４Ｆによりカウント
されたパルス数に基づいて塗装用ロボット１３がワーク
搬送速度に追従するように塗装動作速度を調整する調整
値を演算する調整値演算手段１４Ｇと、が制御プログラ
ムとして格納されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボット制御装置に
係り、特にコンベヤにより搬送されるワークが塗装開始
位置に到着すると、ワークの移動に追従しながら塗装動
作を行うように塗装用ロボットを制御するロボット制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワーク（被塗物）がコンベヤ等により連
続的に搬送される塗装ラインにおいては、ワークが塗装
エリアに到着すると、塗装エリアに設置された塗装用ロ
ボットが予めプログラムされた制御動作を行いながらア
ーム先端に設けられた塗装ガンからワークに向けて塗料
が噴霧されるようになっている。

【０００３】このような塗装作業を行う塗装用ロボット
としては、主に６自由度を有する多関節形ロボットの手
首部に塗装ガンを装着してあらゆる方向から塗装するこ
とができるものが広く使用されている。この種の塗装用
ロボットの場合、アームを水平方向に揺動させることに
より、塗装ガンをワークの周囲を左右方向に往復動させ
て、塗装用ロボットの前を通過する間にワーク表面に塗
料を吹き付けるように制御される。

【０００４】そして、塗装効率を高めるため、コンベヤ
の搬送速度がワーク形状に応じて設定される。尚、コン
ベヤに吊下されるワークとワークとの間隔は、所定距離
となっている。そのため、ワーク形状が複雑で１個のワ
ークを塗装するのに要する塗装時間が長くなる場合は、
コンベヤの搬送速度を低速にして塗装用ロボットの動作
時間を確保することになる。また、ワーク形状が比較的
単純であり、１個のワークを塗装するのに要する塗装時
間が短い場合は、コンベヤの搬送速度を高めて塗装効率
を上げるようにしている。

【０００５】そのため、塗装用ロボットは、一のワーク
の塗装作業を開始してから次のワークが塗装開始位置に
到着するまで、一のワークの塗装作業を完了する必要が
ある。従って、塗装用ロボットの塗装動作を制御するロ
ボット制御装置では、ワーク搬送速度に応じて塗装用ロ
ボットの動作速度を制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ロボット制御装置では、コンベヤの搬送速度と周波数か
らロボット制御の追従定数を演算し、塗装用ロボットの
動作速度を調整するように制御していたため、演算回路
の負担が大きく演算処理に時間がかかるといった問題が
ある。

【０００７】また、実際のコンベヤの搬送速度が常に一
定であるとは限らず、コンベヤを駆動する駆動機構のト
ルク変動やワークを搬送するワイヤやチェーン等の伝達
部材での弛み等によりコンベヤの搬送速度が変動してい
ると、上記のような演算処理を実行しても誤差が生じて
しまう。そこで、本発明は上記課題を解決したロボット
制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。本発明は、コ
ンベヤにより搬送されるワークが塗装開始位置に到着し
たことを検出する検出手段から出力されたワーク検出信
号に基づき塗装用ロボットの塗装制御を開始させるロボ
ット制御装置において、前記検出手段からのワーク検出
信号が受信されてから次のワーク検出信号が受信される
までの入力パルス数をカウントするパルスカウント手段
と、該パルスカウント手段によりカウントされたパルス
数に基づいて前記塗装用ロボットが前記ワーク搬送速度
に追従するように塗装動作速度を調整する調整値を演算
する調整値演算手段と、を備えてなることを特徴とする
ものである。

【０００９】従って、本発明によれば、検出手段からの
ワーク検出信号が受信されてから次のワーク検出信号が
受信されるまでの入力パルス数をカウントし、このパル
ス数に基づいて塗装用ロボットがワーク搬送速度に追従
するように塗装動作速度を調整する調整値を演算するた
め、演算処理時間を短縮できる。さらに、塗装用ロボッ
トの塗装動作速度を実際のワーク搬送速度に対応した速
度に調整できるので、誤差を小さくして塗装精度をより
高めることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の実施の
形態について説明する。図１は塗装用ロボット及びロボ
ット制御装置の一実施例を示す側面図である。また、図
２は塗装用ロボット及びロボット制御装置の構成図であ
る。図１及び図２に示されるように、被塗装物としてワ
ーク１１がコンベヤ装置１２によりＸ方向に搬送される
塗装ラインにおいては、塗装エリアに設けられた塗装用
ロボット１３が予め入力された制御プログラムに基づい
て所定の塗装動作を行い、塗装エリアに搬送されたワー
ク１１に対し塗料を吹き付けるようになっている。

【００１１】コンベヤ装置１２は、ライン制御装置１２
Ａによりワーク１１の形状に応じた塗装しやすい速度で
搬送するように制御されている。また、コンベヤ装置１
２には、ワーク１１の搬送位置を検出するためのパルス
発生器１２Ｂが設けられている。このパルス発生器１２
Ｂはワーク１１の通過を検出するための検出手段であ
り、ワーク１１の移動に応じたパルス数をロボット制御
装置１４に出力する。

【００１２】塗装用ロボット１３は、多関節形のプレイ
バックロボットであり、予めティーチングされた所定の
塗装動作を実行するように制御される。また、塗装用ロ
ボット１３は、塗装作業を行う塗装エリア内に設置され
ており、塗装エリアには、ワーク１１がコンベヤ装置１
２により一定の速度で供給される。塗装用ロボット１３
は、大略、基台１５と、基台１５上でＡ軸回りに旋回す
る旋回ベース１６と、旋回ベース１６上で起立しＢ軸回
りに揺動する第１アーム１７と、第１アーム１７の上端
から水平方向に延在しＣ軸回りに揺動する第２アーム１
８と、第２アーム１８の先端に設けられＤ，Ｅ，Ｆ軸回
りに回動する手首部１９とよりなる。

【００１３】手首部１９の先端には、塗装ガン２１が取
り付けられている。塗装ガン２１は、第１アーム１７及
び第２アーム１８の揺動により所定の塗装高さ位置に移
動し、手首部１９の動作により塗料噴射方向が変更され
る。上記のように構成された塗装用ロボット１１は、各
可動部がモータ（図示せず）により駆動されて塗装ガン
２１の位置や塗装方向を調整するようになっており、各
モータはロボット制御装置１４からの制御信号により旋
回ベース１６、第１アーム１７、第２アーム１８、手首
部１９を駆動するように制御される。また、塗装用ロボ
ット１の各関節部分には、各可動部の角度を検出するた
めのエンコーダ（図示せず）が組み込まれており、各可
動部の回動位置検出信号がロボット制御装置１４にフィ
ードバックされる。

【００１４】第２アーム１８の上面には、塗料供給源
（図示せず）から供給される塗料を塗装ガン２１に供給
する塗料供給機器２２が設けられている。ロボット制御
装置１４は、塗装用ロボット１３のティーチングデータ
を記憶するとともに制御プログラムを作成し、ワーク１
１の搬送動作に連動して塗装用ロボット１３の動作を制
御する。従って、塗装用ロボット１３は、ロボット制御
装置１４からの指令により各駆動部が駆動され、旋回ベ
ース１６、第１アーム１７、第２アーム１８、手首部１
９を動作させる。

【００１５】図２に示されるように、２３はワーク１１
が塗装作業範囲の直前位置に到着したことを検出するワ
ーク検出スイッチ（検出手段）で、塗装用ロボット１３
より上流側のコンベヤ装置１２近傍に設置されている。
そして、ロボット制御装置１４は、ワーク検出スイッチ
２３からの検出信号が入力されると、予め登録されたテ
ィーチングデータに基づき塗装用ロボット１３がワーク
１１に対する塗装動作を行なうように塗装用ロボット１
３の各駆動部の制御を開始する。

【００１６】ロボット制御装置１４は、塗装用ロボット
１３及び塗装ガン２１の塗装動作を制御する制御回路１
４Ａと、制御回路１４Ａからの指令により塗装用ロボッ
ト１３の各駆動部へ駆動信号を出力するモータ駆動回路
１４Ｂと、塗装用ロボット１３の旋回ベース１６、第１
アーム１７、第２アーム１８、手首部１９の各動作角，
動作速度等のティーチングデータを入力するティーチン
グデータ入力装置１４Ｃと、各種制御プログラムや各ワ
ーク種類毎のティーチングデータ、及び塗装範囲データ
及びコンベヤ追従調整値の演算式やコンベヤ追従調整制
御処理プログラム等を記憶するメモリ１４Ｄとを有す
る。

【００１７】また、メモリ１４Ｄには、予め入力された
ティーチングデータに基づき塗装用ロボット１３がワー
ク形状に応じた所定の塗装動作をするように塗装用ロボ
ット３の各駆動部を制御するロボット動作制御手段１４
Ｅと、ワーク検出スイッチ２３からのワーク検出信号が
受信されてから次のワーク検出信号が受信されるまでの
入力パルス数をカウントするパルスカウント手段１４Ｆ
と、パルスカウント手段１４Ｆによりカウントされたパ
ルス数に基づいて塗装用ロボット１３がワーク搬送速度
に追従するように塗装動作速度を調整する調整値を演算
する調整値演算手段１４Ｇと、が制御プログラムとして
格納されている。

【００１８】図３はワーク１１に対する塗装ガン２１の
移動軌跡を示す図である。図３に示されるように、塗装
ガン２１は第２アーム１８の揺動動作と共に塗料を噴霧
しながら、例えばワーク１１に対してＡ，Ｂ，Ｃ…Ｊの
順に左右方向及び上下方向に移動してコンベヤ装置１２
により搬送されるワーク１１を追従しながらワーク１１
全体を塗装する。

【００１９】上記構成になる塗装用ロボット１３は予め
ティーチングされた塗装動作を繰返すプレイバック型で
あり、ＰＴＰ（POINT TO POINT) ティーチング方式によ
り教示される。この場合のティーチング操作は、塗装ガ
ン２１が常にワーク１１の被塗装面に直角の方向より塗
料を吹付けるようにするとともに、図３に示す動作軌跡
上の任意のポイント位置Ａ，Ｂ，Ｃ，…Ｊ及び塗装オ
ン，オフのタイミングを教示する。

【００２０】そして、再生時（プレイバック時）におい
ては、制御回路１４Ａが各ティーチングされたポイント
間を細分化して直線補間するため、塗装ガン２１は各ポ
イントＡ，Ｂ，…Ｊ間をスムーズに連続移動しながら塗
料を噴霧する。ここで、上記ロボット制御装置１４にお
いて、制御回路１４Ａが実行する処理について図４及び
図５のフローチャートを参照して説明する。

【００２１】図４に示されるように、制御回路４Ａは、
ステップＳ１（以下「ステップ」を省略する）におい
て、後述するコンベヤ追従調整制御処理により演算され
た調整値に基づいて塗装用ロボット１３の塗装動作速度
を実際のワーク搬送速度に対応した動作速度に設定す
る。次のＳ２では、ワーク１１に対応したティーチング
データをメモリ１４Ｄから読み込んでワーク形状に応じ
た塗装用ロボット１３の制御プログラムを設定する。

【００２２】続いて、Ｓ３においては、塗装用ロボット
１３の第２アーム１８の先端に設けられた塗装ガン２１
が塗装範囲の第１ポイント、即ちワーク１１に対して塗
装開始位置となるＡ点（図３参照）に到着したことを確
認する。そして、塗装ガン２１が塗装範囲内の第１ポイ
ント（Ａ点）に到着した時点でＳ４に進み、当該ポイン
トにおける塗装ガン２１の塗装オン・オフの設定値をフ
ラグＰに設定する。

【００２３】つまり、塗装ガン２１が移動した第１ポイ
ント（Ａ点）が塗装範囲内に位置しているときは、塗装
オン・オフのフラグＰをオンに設定する。次のＳ５で
は、ワーク検出スイッチ２３からの検出信号をチェック
している。従って、コンベヤ装置１２により搬送された
ワーク１１が塗装範囲の直前位置に到着したことがワー
ク検出スイッチ２３からの検出信号により確認される
と、図５に示すＳ６に進み、タイマ割り込みをオンにす
る。

【００２４】そして、Ｓ７においては、ティーチングデ
ータに基づいて２０ｍｓｅｃ後の塗装用ロボット１３の
動作位置（換言すれば塗装ガン２１の移動位置）が演算
され、その演算結果から得られた動作位置を塗装用ロボ
ット１３に指令する。続いて、Ｓ８では、フラグＰがオ
ンであることを確認する。Ｓ８でフラグＰがオフである
ときは、Ｓ９に進み、上記Ｓ７で指示した塗装ガン１６
の動作位置が塗装範囲内であるかどうかをチェックす
る。

【００２５】Ｓ９において、塗装ガン２１が塗装範囲内
に位置しているときは、Ｓ１０に進み、塗装ガン２１を
塗装オン状態にする。即ち、塗装ガン２１の塗料吹出口
より塗料を噴霧させる。そして、塗装用ロボット１３は
ティーチングデータに基づいて塗装ガン２１が塗装範囲
を図３に示すようにジグザグ状に移動することにより、
ワーク１１に対する塗装軌跡Ａ点〜Ｊ点を移動すること
になる。そのため、塗装ガン２１は塗装範囲内に位置し
ている間のみ塗装オン状態のまま移動しながらワーク１
１に対向するＡ点〜Ｊ点を相対的に移動してワーク１１
の被塗装面に対する塗装作業を行う。

【００２６】また、Ｓ８においてフラグＰがオフである
場合、あるいはＳ９において塗装ガン２１が塗装範囲の
外に位置している場合には、Ｓ１１に進み、塗装ガン２
１を塗装オフ状態にする。この場合、塗装ガン２１から
の塗料の噴霧を停止させる。次のＳ１２では、塗装ガン
２１が最終ポイントであるＪ点に到着したかどうかを確
認する。Ｓ１２において、塗装ガン２１がＪ点に到着し
ていないときは、Ｓ１３に進み、塗装ガン２１が次の教
示ポイントに到着したかどうかを確認する。

【００２７】Ｓ１３で塗装ガン２１が次の教示ポイント
に到着した場合、Ｓ１４に進み、当該ポイントにおける
塗装ガン２１の塗装オン・オフの設定値をフラグＰに設
定する。つまり、塗装ガン２１が移動した第２ポイント
が塗装範囲内に位置しているときは、塗装オン・オフの
フラグＰをオンに設定する。その後は、Ｓ６に戻り、前
述したＳ６〜Ｓ１２の処理を実行する。そして、Ｓ１２
において、塗装ガン２１が最終ポイントであるＪ点に到
着していないときは再度、Ｓ１３，Ｓ１４を実行するこ
とになる。従って、塗装ガン２１が最終ポイントに到着
するまでＳ６〜Ｓ１４の処理が繰り返される。

【００２８】また、Ｓ１２において、塗装ガン２１が最
終ポイントであるＪ点に到着した場合、ワーク１１に対
する全ての塗装動作が終了するため、Ｓ１５に進み、塗
装ガン２１をオフに切り換える（塗料の噴霧を停止させ
る）と共に、塗装ガン２１をスタート位置に戻すように
塗装用ロボット１３を動作させる。そして、Ｓ１に戻
り、次のワーク１１に対する塗装作業の処理を実行する
ことになる。

【００２９】ここで、上記のようにコンベヤ装置１２に
より搬送されるワーク１１への塗装動作制御を行うロボ
ット制御装置１４において、塗装用ロボット１３の制御
処理と共に実行されるコンベヤ追従調整制御について説
明する。図６は制御回路１４Ａが実行するコンベヤ追従
調整制御処理のＰＡＤである。ロボット制御装置１４
は、所定時間毎に図６に示すコンベヤ追従調整制御処理
を実行する。図６中、Ｓ２１では、コンベヤ装置１２に
より搬送されるワークハンガ間の距離Ｌを入力する。Ｓ
２２では、コンベヤ装置１２が起動されてワーク搬送が
開始されると、Ｓ２３に進み、カウンタの入力パルス数
をゼロにする。

【００３０】そして、Ｓ２４で、ワーク検出スイッチ２
３からのワーク検出信号が２回受信されるまでＳ２５〜
Ｓ２８の処理を行う。Ｓ２５では、ワーク検出スイッチ
２３から１回目のワーク検出信号が受信されると、Ｓ２
６でパルス発生器１２Ｂからの入力パルス数をカウント
する。そして、Ｓ２７では、ワーク検出スイッチ２３か
ら２回目のワーク検出信号が受信されると、Ｓ２８でコ
ンベヤ追従動作の調整値を演算する。

【００３１】このコンベヤ追従動作の調整値ｍは、次式
（１）により求まる。 ｍ＝（入力パルス数／Ｌ）×２５００ … （１） 尚、２５００の数値は、ユーザ側で設定する任意の数値
である。上記（１）式により演算された調整値により塗
装用ロボット１３の塗装動作速度を実際のワーク搬送速
度に対応した速度に調整できる。

【００３２】従って、実際のコンベヤ装置１２の搬送速
度が常に一定であるとは限らず、コンベヤ装置１２を駆
動する駆動機構のトルク変動やワークを搬送するワイヤ
やチェーン等の伝達部材での弛み等によりコンベヤ装置
１２の搬送速度が変動していても、上記のような調整演
算処理を実行することにより塗装用ロボット１３の塗装
動作速度を実際のワーク搬送速度に追従できる速度に設
定できる。

【００３３】このように、ワーク検出スイッチ２３から
のワーク検出信号が受信されてから次のワーク検出信号
が受信されるまでの入力パルス数をカウントし、このパ
ルス数に基づいて塗装用ロボット１３がコンベヤ装置１
２のワーク搬送速度に追従するように塗装動作速度を調
整する調整値を演算するため、従来の演算方法よりも演
算処理時間を短縮できる。

【００３４】さらに、塗装用ロボット１３の塗装動作速
度を実際のワーク搬送速度に対応した速度に調整できる
ので、誤差を小さくして塗装精度をより高めることがで
きる。尚、上記実施の形態では、上記のような多関節形
のプレイバックロボットに提要された場合のコンベヤ追
従調整制御処理を一例として説明したが、これに限ら
ず、他の形式の塗装用ロボットにも適用することができ
ると共に、塗装用ロボット以外のロボット（例えばシー
リングロボットや溶接ロボット等）にも適用することが
できるのは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、検出手段
からのワーク検出信号が受信されてから次のワーク検出
信号が受信されるまでの入力パルス数をカウントし、こ
のパルス数に基づいて塗装用ロボットがワーク搬送速度
に追従するように塗装動作速度を調整する調整値を演算
するため、演算処理時間を短縮できる。さらに、塗装用
ロボットの塗装動作速度を実際のワーク搬送速度に対応
した速度に調整できるので、塗装用ロボットがワーク搬
送速度に正確に追従するように制御できるので、誤差を
小さくして塗装精度をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】塗装用ロボット及びロボット制御装置の一実施
例を示す側面図である。

【図２】塗装用ロボット及びロボット制御装置の構成図
である。

【図３】ワーク１１に対する塗装ガン２１の移動軌跡を
示す図である。

【図４】制御回路１４Ａが実行する制御処理のフローチ
ャートである。

【図５】図４の処理に続いて実行される制御処理のフロ
ーチャートである。

【図６】制御回路１４Ａが実行するコンベヤ追従調整制
御処理のＰＡＤである。

【符号の説明】

１１ ワーク １２ コンベヤ装置 １２Ａ ライン制御装置 １２Ｂ パルス発生器 １３ 塗装用ロボット １４ ロボット制御装置 １４Ａ 制御回路 １４Ｂ モータ駆動回路 １４Ｃ ティーチングデータ入力装置 １４Ｄ メモリ １４Ｅ ロボット動作制御手段 １４Ｆ パルスカウント手段 １４Ｇ 調整値演算手段 １６ 旋回ベース １７ 第１アーム １８ 第２アーム １９ 手首部 ２１ 塗装ガン ２３ ワーク検出スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンベヤにより搬送されるワークが塗装
   開始位置に到着したことを検出する検出手段から出力さ
   れたワーク検出信号に基づき塗装用ロボットの塗装制御
   を開始させるロボット制御装置において、 前記検出手段からのワーク検出信号が受信されてから次
   のワーク検出信号が受信されるまでの入力パルス数をカ
   ウントするパルスカウント手段と、 該パルスカウント手段によりカウントされたパルス数に
   基づいて前記塗装用ロボットが前記ワーク搬送速度に追
   従するように塗装動作速度を調整する調整値を演算する
   調整値演算手段と、 を備えてなることを特徴とするロボット制御装置。