JP2024034523A - 自動作業ラインの制御装置、及び、その制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動作業ラインが日常の生産、搬送等の作業計画を達成しながらも自動作業ラインの構成機器の寿命をより延長できるようにする。【解決手段】複数の機械的稼働装置を備える自動作業ラインの制御を行う制御装置のコントローラは、自動作業ラインの作業計画対象時間単位の作業量を含む作業指示情報に基づいて作業計画を生成し、生成された作業計画を出力し、そして、複数の機械的稼働装置夫々の作業計画に基づいて、作業計画の対象期間に亘り複数の機械的稼働装置夫々のトルクを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、製造、搬送等の種々の作業を連続的、そして、自動的に進めるための自動作業ラインの制御装置、及び、自動作業ラインの制御方法に関する。

製品の生産や搬送等の自動化システムとして、自動製造ライン、自動搬送ライン等の自動作業ラインが知られている。自動作業ラインは、複数の作業対象物を連続的に移動させるラインを備え、ラインに沿ってロボットやコンベア等、作業対象物に対する自動作業を適用する産業機械を配置させている。

自動作業ラインの制御装置は、生産や搬送の効率を最大化するために、対象物の移動に合わせて産業機械を素早く駆動させようとする。しかしながら、駆動の際の加速度が大きくなると、駆動部に於ける機械的なショックが大きく、産業機械の寿命を短くする。

そこで、加工時間をタクトタイム内に収めつつ、機械に発生する衝撃をできるかぎり抑えるように調整することが可能な制御を実現するために、加工プログラムを解析して指令データを出力するプログラム解析部と、加工プログラム実行時に機械に発生した衝撃の最大値を取得する衝撃解析部と、該衝撃の最大値が所定の閾値を超えている場合、指令データに基づいて衝撃の最大値が発生した箇所の加減速時定数を特定する加減速時定数特定部と、特定した加減速時定数を予め設定された時定数調整値を用いて変更する加減速時定数変更部と、変更した加減速時定数に基づいて加工プログラムのサイクルタイムを計算するサイクルタイム再計算部と、再計算したサイクルタイムが予め設定されたタクトタイム以内である場合に、変更した時定数を特定した指令ブロックと関連付けて記憶する更新時定数記憶部と、を備える数値制御装置が開示されている（特許文献１）。

特開2016-151951号公報

従来技術は、加工時間をタクトタイム内に維持するといっても、加工プログラム実行時に機械に発生した衝撃の最大値が所定の閾値を超えている場合に機械に発生する衝撃をできるかぎり抑えるようにしているのに留まるので、機械に発生した衝撃の最大値が所定の閾値以下であるものの日々蓄積する類の疲労を避けることができない。

そこで、本発明は、自動作業ラインが日常の生産、搬送等の作業計画を達成しながらも自動作業ラインの構成機器の寿命をより延長できるようにするための制御装置、及び、その制御方法を提供することを目的とする。

本発明は係る目的を達成するために、複数の機械的稼働装置を備える自動作業ラインの制御を行う発明であって、前記自動作業ラインの作業計画対象時間単位の作業量を含む作業指示情報に基づいて、作業計画を生成し、当該生成された作業計画を出力し、そして、前記複数の機械的稼働装置夫々の作業計画に基づいて、当該作業計画の対象期間に亘り前記複数の機械的稼働装置夫々のトルクを制御することを特徴とする。

本発明によれば、自動作業ラインが日常の生産、搬送等の作業計画を達成しながらも自動作業ラインの構成機器の寿命をより延長できるようにするための制御装置、及び、その制御方法を提供することが可能となる。

制御装置と自動作業ラインのブロック図である。 データベース一例である。 ５軸ロボットの概要を示す。 制御装置のコントローラがプログラムを実行した動作に係るフローチャートの一例である。 図３で示されたロボットの夫々の軸に於ける、軸の駆動運転パターンを示すグラフである。 自動作業ラインに属する複数の作業工程のタイミングチャートの一例である。 トルクの設定処理（図４、Ｓ１０４，１０５，１１０）の詳細を説明するフローチャートである。 自動作業ラインに複数の産業機械（機械的稼働装置）が配置されている形態を説明する模式図である。 産業機械の実用トルクを低下させることを説明するフローチャートである。 ラインに複数の産業機械が並列に設置されている状態を説明する模式図である。 図１１は複数の産業機械のメンテナンスを管理するフローチャートである。 対象物の重量に基づいて、産業機械のトルクを最適化するコントローラのフローチャートである。 ５軸ロボットの挙動に係るモデル図である。 ロボットのアームの軌道を選択するためのフローチャートである。 機械的稼働装置の稼働部毎の寿命を管理するためのフローチャートである。

以下、図面を用いて、本発明に係る制御装置の実施形態を説明する。制御装置は例えば、コンピュータから構成され、コンピュータのコントローラがメモリのプログラムを実行することにより、製造、搬送等の作業のための自動ラインの制御を実現する。

図１は制御装置２００と自動作業ライン２００Ａとを含む全体システムのブロック図である。自動作業ライン２００Ａは、製造、搬送、加工等の作業のために複数の作業対象物を連続的に移動させるライン２２０と、ライン２２０に隣設して配置された、複数の機械的稼働装置２０５－２０８と、を備えて構成される。

産業機械２０５－２０８の夫々は、ライン２２０に沿って移動する対象物の生産、搬送、加工等の作業や、関連作業を実行する。制御装置２００は複数の産業機械２０５－２０８夫々の駆動特性としてのトルクを制御する。産業機械２０５－２０８の夫々は、回転軸、スライダ等の稼働部、又は、稼働機構を備える機械的稼働装置である。コンピュータ等の上位装置は、複数の産業機械に亘って、複数の稼働部夫々を駆動させるためのトルク（負荷トルク、又は、駆動トルク）等の駆動特性を制御する。

複数の産業機械２０５－２０８として、例えば、２０５，２０６はロボット、２０７はコンベア、２０８は無人搬送車である。無人搬送車２０８は加工作業の対象物をロボット２０５まで運び、ロボット２０５は対象物で第１の加工を行い、これを経た対象物をコンベア２０７がロボット２０６に搬送し、ロボット２０６は対象物に第２の加工処理を行い、無人搬送車２０８はこの後対象物を自動作業ラインから搬出する。自動作業ラインは対象物の搬入から搬出までの五つの作業工程から構成されている。一つ対象物がこれらの工程を順番に移動することによって対象物に対する作業が終了する。

制御装置２００は、単位期間、換言すると、作業計画対象時間単位あたりの標準的な作業量（以下、標準量、という。）、例えば、１日あたり１０００個の対象物を扱えるようなトルクを発揮できるように、産業機械の稼働部、例えば、回転軸の駆動を制御する。このトルクを、標準トルク、という。単位期間とは例えば１日（８時間）である。複数の産業機械の夫々が許容トルクを超えない範囲で、最大の作業量となるように、既述の標準量が決定される。

制御装置２００は夫々の産業機械に対してトルクを設定する設定モジュール２０３と、設定されたトルクに基づいて産業機械を制御する制御モジュール２０４とを備える。設定モジュール２０３は、例えば、作業計画に係る入力情報２０１とデータベース２０２の管理情報とに基づいて作業計画を生成し、作業計画に基づいて複数の稼働部夫々のトルクの値を決定する。入力情報２０１は作業の日付と、生産、搬送等の作業に関する計画データ、特に、生産個数、搬送個数を含む。入力情報２０１は、ユーザ、又は、管理者によって、入力装置／入力手段を介して、データベース２０２に登録される。設定モジュール２０３は作業日の作業個数を処理するのに必要なトルクを設定する。データベース２０２、及び、設定モジュール２０３が請求項１の作業計画を生成する手段に該当する。設定モジュール２０３、及び、制御モジュール２０４が請求項１のトルクを制御する手段に該当する。生成された作業計画は、表示用駆動回路と表示装置（出力する手段）によって、ユーザ、又は、管理者に出力される。

なお、モジュールとは、コンピュータのＣＰＵ等のコントローラがプログラムを実行することにより実現される機能であって、手段、ユニット、部、又は、回路等他の用語に言い換えられてもよい。モジュールはチップ等専用のハードウェアに置換されてもよい。

図２にデータベース２０２の一例を示す。データベース２０２は、作業（生産）の計画に関するデータの領域２０２Ａと、自動作業ラインを構成する産業機械（装置名）の属性に係るパラメータの領域２０２Ｂとを備える。領域２０２Ａの生産量パラメータは、標準生産量Ｘ、作業日の計画生産量（予定生産量）Ｙ（図１：２０１）、自動作業ラインの寿命目標Ｚを含む。標準生産量Ｘは例えば１０００個／日、計画生産量Ｙは例えば６００個／日である。

生産対象パラメータは、生産作業の対象物の属性に関するパラメータであり、識別コードA1・・・・、サイズX1＊Y1＊Z1・・・、重量W1・・・、個数ｎ1・・・とを備える。

領域２０２Ｂは、産業機械名（構成要素）と、産業機械の複数の稼働部（軸）毎のパラメータである最大トルク（Ｔｍａｘ）と標準トルク（Ｔ）と産業機械の定格寿命を含む。ロボット等の産業機械は、最大トルクで定格寿命まで動作可能であることが保証される。例えば、ロボット１において、最も寿命が短い箇所が軸２である場合、軸２が最大トルクＴｍａｘ１２の条件下で定格寿命まで回転されることが保証される。図３は、ロボットの形態の概要を示すものであり、ロボットが５個の稼働部（軸）を有することを示す。

図４は制御装置２００のコントローラがプログラムを実行した動作に係るフローチャートの一例である。コントローラは計画日の作業前の所定の時刻にフローチャートをスタートする。コントローラは作業の計画量（計画生産量）Ｙと標準量Ｘとをデータベース２０２から読み出す（Ｓ（ステップ）１０２）。管理者は、作業計画日の計画量を事前にデータベース２０２に登録する。

その次に、コントローラはＳ１０３に移行し計画量と標準量とを比較して、計画量が標準量未満か否かの判定を行う。コントローラは計画量が標準量未満ではないことを判定（Ｓ１０３：Ｎｏ）するとＳ１０８に移行する。

Ｓ１０８において、コントローラは複数の産業機械の夫々についてデータベース２０２を参照して標準トルクを夫々の産業機械に設定し（設定モジュール：２０３）、そして、標準トルクにしたがって、複数の産業機械を駆動させる（制御モジュール：２０４）。

コントローラはＳ１０９において、標準量の作業（生産）が完了したこと、即ち、標準期間が経過したことを判定するまでＳ１０８を継続する。コントローラはＳ１０９を肯定するとフローチャートを終了する。

トルクの値は、作業対象物の重量、稼働部の加速度（軸の回転加速度）、そして、稼働範囲（軸の回転半径）を互いに掛け合わせたものになる。産業機械の駆動回路はコントローラの制御を受けて、回転加速度、及び／又は、回転半径を変更することによって産業機械のトルクを制御可能である。

コントローラはＳ１０３において、計画量が標準量未満であると判定（Ｓ１０３：ＹＥＳ）すると、Ｓ１０４に移行する。Ｓ１０４において、コントローラは標準トルクより小さい値のトルクを複数の産業機械の夫々に設定する。例えば、コントローラは標準量に対する計画量の割合に基づいて複数の機器の夫々の標準トルクを少なくし、これを複数の機器の夫々に対して設定する。

次いで、コントローラはＳ１０５に移り、Ｓ１０４において複数の機器の夫々に対して設定されたトルクに基づいて自動作業ラインの全工程をシュミレーションし計画量に対する作業が終了するまでの所要期間を計算する。

コントローラは所要期間と標準期間とを比較し所要期間が、標準期間±α（αは所定の誤差）の範囲外であると（Ｓ１０５：Ｎｏ）、Ｓ１０４のトルクを増減する調整後（Ｓ１１０）、Ｓ１０５に戻る。

コントローラはＳ１０５を肯定判定すると、生成したトルクを実用トルクとして設定してＳ１０６に進む。Ｓ１０５の結果、コントローラは計画量が標準量未満であっても、所要期間を標準期間にほぼ等しくできる。

Ｓ１０６においてコントローラは実用トルクに基づいて産業機械を駆動させ、Ｓ１０７に進み、計画量の作業（生産）が完了したこと、即ち、所要期間が経過したことを判定するまでＳ１０６を継続する。コントローラはＳ１０７を肯定するとフローチャートを終了する。図４のフローチャートによれば、ラインを連続して移動する複数の対象物に対する作業を当該ラインに沿って設けられた産業機械が継続的に実行するようにした自動作業ラインの制御装置であって、メモリに格納されたプログラムに基づいて前記産業機械を制御するコントローラを備え、当該コントローラは、前記複数の対象物に対する作業の計画に基づいて、前記産業機械を駆動するためのトルクを標準値から低下させ、前記計画に基づいた作業が完了されるまで、前記産業機械を前記低下させたトルクで駆動させる自動作業ラインの制御制御装置が実現される。その結果、自動作業ラインが日常の生産、搬送等の作業計画を達成しながらも自動作業ラインの構成機器の寿命をより延長できるようになる。

図５は、図３で示されたロボットの夫々の軸に於ける、軸の駆動運転パターンを示すグラフである。縦軸はロボットの軸のトルク値、横軸はロボットの軸が通算何回回転したかを示す回転数積算値を示す。さらに、実線は標準トルクの変動パターンであり、点線は実用トルクの変動パターンを示す。制御装置２００は軸の回転数積算値に基づいて標準トルクを変動させる。制御装置２００は標準トルクの変動パターンを所定の割合で減じて実用トルクのパターンを設定する。例えば、標準量を１０００個、計画量を６００個とした場合、制御装置２００は、Ｓ１０４，１０５にしたがって、複数の産業機械機器の夫々の負荷トルクを（標準トルク）×（６００／１０００）からなる実用トルクに減じる。

図６は自動作業ラインに属する複数の作業工程のタイミングチャートの一例であり、一つの対象物が複数の作業工程を順番に経由することによって対象物に対する作業が完了される。（ａ）は産業機械を標準トルクで駆動用した場合のパターンを示し、（ｂ）は産業機械を実用トルクで駆動用した場合のパターンを示す。図に示すように、制御装置が日々変化し得る計画量に柔軟に合わせて複数の産業機械の夫々のトルクを標準トルクから実用トルクに減じ各工程のサイクルタイムを延ばして、一つの対象物の作業に必要な時間をｔａからｔｂに延長しても、計画量の対象物の作業を標準期間に収めれば、作業効率を維持しながら産業機械の寿命を伸ばすことができる。

産業機械の寿命は稼働部のトルクの累積、例えば、回転軸のトルクを累積回転数で積分した値に反比例して低下する。例えば、玉軸受け構造の場合、トルクの積分の１０／３乗、又は、ころ軸受け構造の場合、トルクの積分の３乗に反比例する。トルクを下げることにより産業機械の寿命を延ばすことが出来る。一番大きいトルク積分値を持つ軸の寿命が機器の寿命となる。

図７はトルクの設定処理（図４、Ｓ１０４，１０５，１１０）の詳細を説明するフローチャートである。コントローラはデータベース２０２の生産量パラメータから、Ｓ４０２において標準生産量データＱｓを読み出し、Ｓ４０３において生産計画日の計画生産量データＱｔを読み出す。

Ｓ４０４において、コントローラはＱｓに対するＱｔの比に基づいて、計画生産量を実施する際のトルク（実用トルク）の標準トルクに対する変更比を算出する。変更比は（Ｑｔ/Ｑｓ）＊Ｋになり、Ｋは定数である。

Ｓ４０５において、コントローラは複数の産業機械の中から所定のものを選択してＳ４０６に移動し、選択した機器の複数の稼働部それぞれの標準トルクをデータベース２０２から読み込む。例えば、コントローラがロボット１を選択すると、T11,T12,T13,T14,T15の各軸の標準トルクが夫々読み出される。

Ｓ４０７において、コントローラは夫々の標準トルクに先に説明したトルク比を乗じて可動部の実用トルクを計算する。

コントローラはＳ４０８において、自動作業ラインを構成する全ての機器に対して実用トルクの設定が実行されたかをチェックし、これを否定するとＳ４０５にリターンし、残った機器について実用トルクを計算する。コントローラがＳ４０８を肯定すると、コントローラは全ての機器について設定された実用トルクに基づいて計画量の対象品の生産作業のシミュレーションを行って、作業を開始してから作業が完了するまでの所要時間を演算する（Ｓ４１０）。

次に、コントローラは、実用トルクを最適化する。コントローラは、所要時間と標準時間とを比較し、所要時間が標準時間を超えている場合は（Ｓ４１２：Ｌｏｎｇ）、トルク比を大きくして作業速度を上げるために定数Ｋを所定分上昇（Ｓ４１１）させてＳ４０５にリターンする。

一方、コントローラは、所要時間が標準時間より小さい場合は（Ｓ４１２：Ｓｈｏｒｔ）、トルク比を小さくして作業速度を下げるために定数Ｋを所定分低下（Ｓ４０９）させてＳ４０５にリターンする。

この結果、コントローラは所要時間を標準時間にほぼ収束したといえる（Ｓ４１２：Ｙｅｓ）までフローチャートのＳ４０５以降を繰り返し、自動作業ラインを構成する複数の産業機器の夫々のトルクを確定させて、フローチャートを終了する。

図７のフローチャートによれば、制御装置が日々の作業の閑繁に従って各産業機械に掛かるトルク負荷をダイナミックに制限することによって、生産計画を標準時間に収めるに足るトルクで機器を運転できるために、作業効率を維持しながら産業機械の寿命を延ばすことができる。

設定モジュール２０３は、日々設定した実用トルクをデータベース２０２に継続的に記録する。さらに、設定モジュール２０３は、複数の産業機械夫々の各稼働部の加速度をセンサによって継続的に検出しデータベース２０２に登録する。従って、設定モジュール２０３は、これら記録データに基づく機械学習に基づいて実用トルクを決定してもよい。

先に説明した実施形態では、自動作業ラインを構成する複数の機産業機夫々の標準トルクを同じ比率で一律に抑制して実用トルクを設定することを説明したが複数の装置の間でトルクが抑制される度合いを変えてもよい。

図８は、ライン２２０に複数の産業機械が並列に設置されている状態を説明する模式図である。図８は複数の産業機械の夫々に定格寿命が決定されており、定格寿命３が定格寿命１、２に比して短い場合を示している。産業機械３の定格寿命３を定格寿命１、２と同じようになるように延長するケースを想定する。このケースでは産業機械３の作業配分を産業機械１，２に対して低下させるために産業機械３の実用トルクを産業機械１，２のそれに比べて低下させればよい。

図９はこの処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは図４のフローチャートに追加される動作である。コントローラはデータベース２０２から自動作業ラインの目標寿命Ｌｔａｌｌを読み出し（Ｓ７０２）、さらに、データベース２０２から自動作業ラインの標準生産量データＱｓを読み出す（Ｓ７０３）。次に、コントローラはＳ７０４において、データベース２０２から計画生産量データＱｔを読み出す。さらに、コントローラは複数の産業機械から一つを選択する（Ｓ７０５）。

次いで、コントローラは、選択した機器の定格寿命値ＬＴｎをデータベース２０２から読み出し（Ｓ７０６）、さらに、その標準トルク（複数の稼働部別の標準トルク）Ｔｓｎを読み出す（Ｓ７０７）。そして、コントローラは、Ｓ７０８において、データベースから読み込んだ既述のデータに基づいて、作業計画と寿命とに応じたトルク変更比を算出し、これに標準トルクＴｓｎを掛け合わせることによって産業機械の実用トルクを計算する。トルク変更比は、例えば、
（LTn/LTall）＊（Qt/Qs）＊K（Kは定数）
になる。

Ｓ７０９において、コントローラは全ての産業機械について実用トルクの設定が完了したかを判定した後Ｓ７１１に移行する。コントローラはＳ７１１において、複数の産業機械それぞれに設定された実用トルクに基づいて、自動作業をシュミレーションして計画された数の対象物が生産されるまでの所要時間を計算する。

コントローラは所要時間が標準時間より長い場合は（Ｓ７１３：Ｌｏｎｇ）、トルク変更比を上げるために定数Ｋを定められた分上昇させて（Ｓ７１２）、Ｓ７０５に戻り実用トルクを改めて計算する。

コントローラは所要時間が標準時間より短い場合は（Ｓ７１３：Short）、トルク変更比を下げるために定数Kを定められた分下降（Ｓ７１０）させて、Ｓ７０５に戻り実用トルクを改めて計算する。Ｓ７１３の結果、所要時間は標準時間に収束するのでコントローラはフローチャートを終了する。

以上、図９のフローチャートによれば複数の産業機械が並列にラインに配置され、そしてその中の一部の産業機器の寿命が他の産業機械の寿命より短い場合、寿命が短い産業機械のトルクを他の産業機械のトルクより抑制することによって複数の産業機械の寿命を揃えることができる。複数の産業機械の間で寿命が相違するばかりでなく、価格の相違、環境負荷の相違等寿命以外の属性に相違がある場合でも同じである。

産業機械の属性の一つとして、例えば、メンテナンスタイミングがある。図１０は、ラインに複数の産業機械が並列に設置されている状態を説明する模式図であって、複数の産業機械の夫々にメンテナンスタイミングと定格寿命が設定されており、メンテナンスタイミング３がメンテナンスタイミング1、２に比して短い場合を示している。

産業機械３のメンテナンスタイミング３をメンテナンスタイミング１、２と同じようになるように延長するケースを想定する。このケースでは産業機械３の作業配分を産業機械１，２に対して低い値にするために産業機械３のトルクを産業機械１，２に比べて低下させればよい。なお、複数の産業機械の間でメンテナンス負荷が集中しないように、メンテナンスタイミングをずらすことも可能である。

図１１は複数の産業機械のメンテナンスを管理するフローチャートである。コントローラはＳ８０２において、複数の産業機械夫々のセンシング情報を取得し、さらに、Ｓ８０３に進み、夫々の産業機械のメンテナンスに係るスケジュール情報をデータベースから取得する。

コントローラはＳ８０４において、センシング情報（Ｓ８０２）に基づいて夫々の産業機械の残寿命を推定し、Ｓ８０５に進み、残寿命とメンテナンススケジュール（Ｓ８０３）とを比較する。コントローラは、残寿命がメンテナンスタイミングより所定以上先の時点まで及んでいるかをチェックし、これを肯定できる（Ｓ８０５：Ｙｅｓ）産業機械について残寿命を調整する必要がないとして、標準トルク、又は、実用トルク（図４）に基づく現状の運用を継続しつつ（Ｓ８１０）、スケジュール（Ｓ８０３）に従ってメンテナンスを実施する（Ｓ８１１）。

コントローラはＳ８０５において否定判定（Ｓ８０５：No）すると、否定判定の対象となった産業機械の現状のトルクを所定の割合で減じて低トルクとし、これに基づいて自動作業をシミュレーションして残寿命を再計算する（Ｓ８０６）。コントローラはこの残寿命とメンテナンススケジュールとを比較し、Ｓ８０５と同じ判定を実行する（Ｓ８０７）。コントローラがこの判定を肯定（Ｓ８０７：Ｙｅｓ）すると、低トルクに基づく運用に切り替え（Ｓ８０９）、スケジュール（Ｓ８０３）に従ってメンテナンスを実施する（Ｓ８１１）。

コントローラが判定を否定（Ｓ８０７：Ｎｏ）する場合はメンテナンスの時期が早まるようにメンテナンススケジュールを変更し（Ｓ８０８）、このスケジュールに基づくメンテナンスが実行されるようにして（Ｓ８１１）フローチャートを終了する。

以上、図１１のフローチャートによれば、複数の産業機械についてほぼ予め定められたスケジュール通りにメンテナンスを行うことが可能になる。

図１２のフローチャートは、対象物の重量に基づいて既述のトルク（図４）を最適化するコントローラの動作を説明する。コントローラは対象物の重量Ｗｎをデータベース２０２から読み出し（Ｓ９０２）、産業機械の稼働部の加速度目標Ａｎを生成する（Ｓ９０３）。加速度目標Ａｎは重量Ｗｎに反比例するように、Ａｎ＝Ｋ/Ｗｎ（Ｋ：定数）で計算される。

コントローラは、全ての対象物について産業機械の加速度目標値が生成されるまで（Ｓ９０４：Ｎｏ）Ｓ９０３を実行し、Ｓ９０５に移動する（Ｓ９０４：Ｙｅｓ）。

コントローラは、Ｓ９０５において、生成された加速度に基づいてトルクを求め、このトルクに基づいて計画量の対象物に対する作業のシミュレーションによって作業が完了するのに要する時間を計算する。

コントローラは、所要時間と目標時間、例えば、標準時間とを比較し、前者が後者より長い場合（Ｓ９０７：Ｌｏｎｇ）にはトルクを上げるために定数Ｋを所定分上昇させて（Ｓ９０６）、Ｓ９０３に移行する。反対に前者が後者より短い場合（Ｓ９０７：
Ｓｈｏｒｔ）には，コントローラは、定数Ｋを所定分小さくする（Ｓ９０８）。コントローラは複数の対象物について必要時期が目標時間に対して設定の範囲に収束することを判定して全ての対象物について加速度を決定する（Ｓ９０７）。

以上、図１２のフローチャートによれば、ラインを連続移動する複数の対象物夫々の重量に合わせて産業機械のトルクを補正できるので、産業機械の寿命をより向上することができる。

図１３は５軸ロボットの挙動に係るモデル図である。軌道２では、ロボットは水平回転軸（軸１）のみを動作させることで目的の位置までアームを移動させている。これに対して、軌道１では、ロボットはＳｔｅｐ１として、軸２、軸３、軸４を動作させてアームをやや閉じた姿勢にし、Ｓｔｅｐ２として、軸１を水平方向に回転させ、Ｓｔｅｐ３として、軸２、軸３、軸４を動作させてアームをやや閉じた姿勢から元の位置に戻す。

軌道１の場合は水平回転軸である軸１において回転半径を小さくできるため、軸１でのトルクを低減させることができる。一方、軸２、軸３、軸４の回転によって、これらの軸でトルクが増加する。

これに対して、軌道２の場合は水平回転軸である軸１において回転半径が大きく、軸１でのトルクは増加するが、軸２、軸３、軸４は回転しないためトルクが発生しない。

図１４は軌道１又は軌道２を選択するためのフローチャートである。コントローラは、実用トルク（図４：Ｓ１０６）に基づいて、軌道２に於ける、各軸の負荷トルクの積分値を演算する（Ｓ１４０２）。コントローラは、Ｓ１４０３において、最大トルク積分値になる軸を選択し、Ｓ１４０４では選択された軸の積分値から寿命を推定し、Ｓ１４０５では設定トルク値に基づいて計画量の作業が完了されるまでの所要時間を算出する。

コントローラは、標準トルク（図４：Ｓ１０８）に基づいて、軌道１に於ける、各軸の負荷トルクの積分値を演算する（Ｓ１４０６）。コントローラはＳ１４０７において、最大トルク積分値となる軸を選択し、Ｓ１４０８では選択された軸のトルク積分値から寿命を推定し、Ｓ１４０８では選択された軸のトルク積分値から寿命を推定し、Ｓ１４０９ではＳ１４０４で算出された寿命とＳ１４０８で算出された寿命とを比較する。

コントローラはＳ１４１１において、両方が等しくない場合は軌道１の各軸の設定トルク値を変更し、Ｓ１４０６～Ｓ１４０９を繰り返す。コントローラはＳ１４０４で算出された寿命とＳ１４０８で算出された寿命が等しいと判断すると（Ｓ１４１０）、コントローラはＳ１４１２において軌道１と軌道２で時間当たり作業量の多い方の軌道を選択し、Ｓ１４１３において選択した軌道に基づいて５軸ロボットを制御する。

図１５は産業機械の稼働部毎、装置毎の寿命を管理するためのフローチャートである。コントローラは、５軸ロボットの軸１の負荷トルクが図５のように変動した場合での軸１の標準トルクを累積回転数で積分する(Ｓ１２０２）。５軸ロボットの他の軸２－軸５についても同じである（Ｓ１２０３－Ｓ１２０６）。Ｓ１２０７では、コントローラは、データベース２０２に蓄えられた計画日までの各軸のトルク積分値を読み出し、Ｓ１２０８では各軸の計画日までのトルク積分値と計画日のトルク積分値とを加算してデータベース２０２に登録する。

なお、以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

２００・・・制御装置、２００Ａ・・・自動作業ライン、２０５－２０８・・・作業機器、２２０・・・ライン

Claims (10)

1. 複数の機械的稼働装置を備える自動作業ラインの制御を行う制御装置であって、
   前記自動作業ラインの作業計画対象時間単位の作業量を含む作業指示情報に基づいて、作業計画を生成する手段と、
   当該生成された作業計画を出力する手段と、そして、
   前記作業計画を生成する手段による、前記複数の機械的稼働装置夫々の作業計画に基づいて、当該作業計画の対象期間に亘り前記複数の機械的稼働装置夫々のトルクを制御する手段と、
   を備える自動作業ラインの制御装置。
2. 前記トルクを制御する手段は、
   前記作業計画に基づいて、前記複数の機械的稼働装置夫々のトルクを標準値から低下させ、
   前記作業計画が完了されるまで、前記複数の機械的稼働装置の夫々を前記低下させたトルクで駆動させる、
   請求項１記載の自動作業ラインの制御装置。
3. 前記トルクを制御する手段は、
   前記複数の機械的稼働装置が前記作業の標準量を標準期間で実行するように、当該複数の機械的稼装置夫々のトルクを前記標準値に設定し、
   前記作業計画から作業の計画量を求め、
   当該計画量と前記標準量とを比較し、
   当該比較の結果に基づいて、前記複数の機械的稼働装置のトルクを前記標準値から低下させる、
   請求項２記載の自動作業ラインの制御装置。
4. 前記トルクを制御する手段は、
   前記比較の結果、前記計画量が前記標準量未満であることを判定すると、前記複数の機械的稼働装置夫々が前記計画量の作業を前記標準期間に基づいて完了するように、前記複数の機械的稼働装置夫々のトルクを前記標準値から低下させる、
   請求項３記載の自動作業ラインの制御装置。
5. 前記トルクを制御する手段は、
   前記標準量に対する前記計画量の比率に基づいて、前記複数の機械的稼働装置夫々のトルクを標準値から低下させる、
   請求項３記載の自動作業ラインの制御装置。
6. 前記トルクを制御する手段は、
   前記複数の機械的稼働装置夫々のトルクを前記標準値から低下させる際、低下の度合いを当該複数の機械的稼働装置の間で異なるようにした、
   請求項２記載の自動作業ラインの制御装置。
7. 前記複数の機械的稼働装置の一部の装置の寿命は他の装置の寿命より短いものであり、
   前記トルクを制御する手段は、
   寿命が短い装置のトルクを他の装置のトルクより抑制することによって前記複数の機械的稼働装置夫々の寿命を揃えるようにした、
   請求項３記載の自動作業ラインの制御装置。
8. 当該複数の機械的稼働装置の一部の装置のメンテナンスタイミングは他の装置のメンテナンスタイミングより短いものであり、
   前記トルクを制御する手段は、
   メンテナンスタイミングが短い装置のトルクを他の装置のトルクより抑制することによって前記複数の機械的稼働装置夫々のメンテナンスタイミングを揃えるようにした、
   請求項３記載の自動作業ラインの制御装置。
9. 前記トルクを制御する手段は、
   ラインを連続して移動する複数の対象物夫々の重量に基づいて前記複数の機械的稼働装置夫々のトルクを設定する、
   請求項３記載の自動作業ラインの制御装置。
10. 複数の機械的稼働装置を備える自動作業ラインの制御のための方法であって、
    当該制御を実行するコントローラは、
    前記自動作業ラインの作業計画対象時間単位の作業量を含む作業指示情報に基づいて、作業計画を生成し、
    当該生成された作業計画を出力し、
    前記複数の機械的稼働装置夫々の作業計画に従って、当該作業計画の対象期間に亘り前記複数の機械的稼働装置夫々のトルクを制御する、
    自動作業ラインの制御方法。

Images