JP2569309B2 - 追従制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、移動しつつあるワークに同期追従移動しな
がら、該ワーク上の複数の作業対象点に所定の作業を行
なう作業部の追従制御を行うための追従制御装置に関
し、特に、ワークの大きさよりも可動範囲が狭い作業部
により追従作業を行うことを可能とする追従制御装置に
関する。

（従来の技術） 最近では、各種の加工工程及び検査工程等において
は、ロボットによって、製品の加工、組立て、検査等が
行なわれ、各工程での省力化及び効率化が図られてい
る。

そして、このような各工程の省力化及び効率化の要求
に伴って、車両の塗装検査工程においても、車両の塗装
後に、塗装面の状態（傷や塗装ムラの有無等）の良否を
検査するためにロボットを用いている。この塗装面の状
態の良否を検査する表面検査装置の全体図が第４図に示
されており、以下のように構成されている。

この表面検査装置には、レール２が敷設されたワーク
としての車両１の搬送ライン上に、ロボット制御盤11に
よって制御される天吊型ロボット３が配設されており、
この天吊型ロボット３のＸ軸アーム４には、車両１の塗
装面の状態を検出する作業部としての検出ヘッド７が移
動可能に取付けられている。そして、検出ヘッド７は、
Ｘ軸アーム４、Ｙ軸アーム５及びＺ軸アーム６によっ
て、予め教示された座標をトレースするようになってい
る。

一方、車両１を固定載置してレール２上を移動する台
車Ｂは、ライン・コンベア制御盤12によって制御される
コンベアモータ９に、チェーン10を介して接続されてい
る。また、チェーン10には、車両１の搬送位置の検出に
必要な信号をライン・コンベア制御盤12に出力する搬送
位置検出手段としてのパルスジェネレータ８が接続され
ている。そして、車両１は、ライン・コンベア制御盤12
から出力される信号に基づいて動作するコンベアモータ
９によって、図中Ａ方向に搬送されている。

尚、同図中a,b,cで示される範囲は、検出ヘッド７の
動作軌跡を教示するフード部、ルーフ部及びトランク部
の教示範囲を夫々示し、ｄで示される範囲は、Ｚ軸アー
ム６の移動可能範囲（以下単に「可動範囲」という）を
示している。

そして、このように構成された表面検査装置は、第７
図に示される動作フローチャートに基づいて塗装面の状
態を検査する。以下にこの動作を、第５図を参照しなが
ら説明する。なお、第５図は、車両１を真上から見た図
であり、検出ヘッド７は、図中実線で示したように各教
示点をトレースして所定の作業をする。

STEP1 検出ヘッド７の絶対位置座標が、Ｚ軸アーム６の予め
設定された可動範囲ｄを越えていないかどうかの判断が
される。検出ヘッド７の絶対位置座標が、可動範囲ｄを
越えていなければSTEP2に進み、可動範囲ｄを越えてい
ればSTEP7に夫々進む。

STEP2 車両１が所定の位置に搬送されると、追従開始信号が
ライン・コンベア制御盤12から出力され、この信号を入
力したロボット制御盤11は、検出ヘッド７を第５図に示
した教示点T₁に移動すべき信号を駆動手段である各アー
ムの駆動部に出力し、検出ヘッド７を教示点T₁に移動す
る。

STEP3 各アームを駆動する駆動部に配置された位置検出器等
から出力された信号を入力する。

STEP4 STEP3で入力した信号に基づいて、検出ヘッド７の絶
対位置座標を算出する。

STEP5 検出ヘッド７が教示点T₁に移動したかどうかの判断が
される。移動が完了したらSTEP6に進み、移動が完了し
ていなければSTEP1に戻る。

STEP6 ロボット制御盤11は、検出ヘッド７の次の移動命令の
実行準備をする。

STEP7 検出ヘッド７の絶対位置座標が、可動範囲ｄを越えて
いると、アームの駆動部に損傷を与える恐れがあるの
で、ロボット制御盤11は非常停止信号を出力し、コンベ
アモータ９を停止するとともに天吊型ロボット３の動作
を停止する。

以上が、検出ヘッド７の各教示点に対する動作制御で
あるが、次に検出ヘッド７の全体的な動作について、第
５図及び第６図を参照して説明する。

第５図に示すように、例えば、連続的に搬送される車
両１のルーフ部の教示範囲ｂの一部が、Ｚ軸アーム６の
可動範囲ｄ内に入ると、検出ヘッド７は、同図中実線で
示されるように、車両１を追従しながらT₁からT₉まで移
動し、次に追従点を１だけ反搬送方向側に歩進する。こ
の動作を教示点T_nまで繰り返して表面の塗装状態を検出
する。

そして、車両１はＡ方向に、生産計画に応じた速度で
搬送されており、一方、検出ヘッド７の作業能力は一定
であるので、検出ヘッド７の作業能力に対して車両１の
搬送速度が速ければ、検出ヘッド７の作業完了位置は搬
送方向側に偏り、逆に、車両１の搬送速度が遅ければ、
検出ヘッド７の作業完了位置は反搬送方向側に偏ること
になる。

したがって、ルーフ部の教示範囲ｂを検査中にコンベ
アモータ９に異常に生じた場合には、検査の続行中に、
検出ヘッド７は当然Ｚ軸アーム６の可動範囲ｄ外に出る
ので、この場合には、第７図の動作フローチャートで説
明したように、コンベアモータ９を停止するとともに天
吊型ロボット３の動作を停止するようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の追従制御装置にあっ
ては、前記したように、何かの原因によって車両１を搬
送する搬送装置に故障が生じ、搬送速度が異常に遅くな
ってしまったり、逆に異常に速くなってしまったり、ま
た、停止してしまったりした場合であっても、検出ヘッ
ド７は、車両１の搬送速度に同期して所定の教示点をト
レースし、所定の作業を実行するために、検査の続行中
に可動範囲ｄ外に出てしまい、非常停止処理が行なわ
れ、天吊型ロボット３、搬送装置及び周辺機器の動作を
停止するようになっていたので、故障の復旧後に再起動
させるときには、天吊型ロボット３の再起動条件の設定
に相当の時間を要し、故障の復旧処理には時間がかかる
ことになる。

また、ワークの大きさ、特にコンベアの送り方向のワ
ークの長さに対して、天吊型ロボット３の作業範囲が小
さい場合、すなわち、Ｙ軸アーム５の長さがワークの長
さに対して十分な長さを有せず、その可動範囲ｄが少な
いような場合には、搬送装置の速度が遅いと、検出ヘッ
ド７が次の作業対象点に移動することができずに、何等
障害がないにもかかわらず非常停止処理がなさせてしま
うといった問題がある。これは、搬送装置の搬送速度の
設定範囲が、検出ヘッド７の検出処理能力によって決定
されるものの、その設定範囲は、余り広くすることがで
きないためである。

本発明は、以上のような問題点に鑑みて成されたもの
であり、搬送装置に故障が生じた場合等においても、自
動的に再起動することができ、かつ、ワークの大きさよ
り作業部の可動範囲が小さい場合でも適切な追従作業の
できる追従制御装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明は、所定の搬送方向
に所定の速度で移動しつつあるワークの複数の作業対象
点に対し、前記搬送方向と平行な方向の移動可能範囲が
前記ワークの大きさよりも狭い作業部を前記ワークに同
期追従させながら前記搬送方向と交差する方向に端から
端まで移動させ、次にその追従点を前記搬送方向と逆方
向に１だけ歩進し、そしてかかる動作を所定の作業完了
点まで繰り返して所定の作業を行なうように制御する追
従制御装置において、前記作業部を駆動する駆動手段
と、前記作業部の現在位置を検出する現在位置検出手段
と、前記現在位置検出手段からの信号に基づいて、前記
作業部の絶対位置座標を算出する作業部位置算出手段
と、前記ワークの搬送位置を検出する搬送位置検出手段
と、前記搬送位置検出手段からの信号に基づいて、前記
ワークの絶対位置座標を算出するワーク位置算出手段
と、前記作業部位置算出手段で算出された前記作業部の
絶対位置座標及び前記ワーク位置算出手段で算出された
前記ワークの絶対位置座標に基づいて、前記作業部が移
動しようとする作業対象点の絶対位置座標を算出する作
業点位置算出手段と、前記作業点位置算出手段で算出さ
れた前記作業対象点の絶対位置座標に基づいて、前記作
業対象点が前記作業部の移動可能範囲内であるか、移動
可能範囲外であるかを判断する移動判断手段と、前記移
動判断手段が、前記作業対象点が前記作業部の移動可能
範囲内であると判断したときに、前記駆動手段に移動信
号を出力する移動信号出力手段と、前記移動判断手段
が、前記作業対象点が前記作業部の移動可能範囲外であ
ると判断したときに、前記作業部によって行なわれる作
業を一時中断し、前記作業部を所定の位置に待機させる
信号を前記駆動手段に出力する待機信号出力手段と、を
具備し、前記移動判断手段によって、作業対象点一つ一
つについて、前記作業対象点が前記作業部の移動可能範
囲内であるか、移動可能範囲外であるかを判断しながら
前記作業部の移動または待機を行いつつ作業を実行させ
ることを特徴とする追従制御装置である。

（作用） 以下に本発明に係る追従制御装置の作用を、第１図に
基づいて説明する。

作業点位置算出手段17は、作業部位置算出手段18によ
って算出された作業部である検出ヘッド７の現在位置の
絶対位置座標（天吊型ロボット３の固有の座標）と、ワ
ーク位置算出手段15によって算出されたワークである車
両１の絶対位置座標に基づいて、検出ヘッド７が移動し
ようとする作業対象点の絶対位置座標を算出する。

そして、移動判断手段21は、前記検出ヘッド７が移動
しようとする作業対象点の絶対位置座標に基づいて、検
出ヘッド７を移動すべきかどうかの判断を行う。この判
断は、前記作業点位置算出手段17で算出されたこれから
移動しようとする作業対象点の絶対位置座標が前記作業
部の移動可能範囲内であるか、または、移動可能範囲外
であるかを判断して、移動可能範囲内であれば移動可と
し、移動範囲外であれば移動否と判断する。

移動すべきでないと判断したとき（検出ヘッド７を移
動させるべき作業対象点の絶対位置座標が、予め設定し
た検出ヘッド７の移動範囲の絶対位置座標範囲外である
とき）には、待機信号出力手段23から検出ヘッド７を駆
動する駆動手段14に、作業部位置算出手段18で算出した
検出ヘッド７の絶対位置座標と、作業点位置算出手段17
によって算出された検出ヘッド７の移動しようとする作
業対象点の絶対位置座標との相対位置を保ちつつ、検出
ヘッド７を同期追従移動するような信号が出力される。
すなわち、このときには、次の作業対象点（検出ヘッド
７の移動可能範囲外にある作業対象点）へ移動させず
に、作業部である検出ヘッド７を待機させる。

一方、移動判断手段21によって、検出ヘッド７を移動
すべきであると判断されたときには、移動信号出力手段
22から駆動手段14に、検出ヘッド７を移動させる信号が
出力される。

この様な移動の可否に付いての判断を作業対象点一つ
一つについて行い、作業部である検出ヘッド７の移動／
待機を行いつつ追従作業を実行することで、検出ヘッド
７を、予め設定した検出ヘッド７の移動可能範囲の絶対
位置座標範囲外に達する以前に待機させることがでるの
で、天吊型ロボット３の非常停止処理がされることなく
連続的に作業を行なうことができる。

（実施例） 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第２図には、本発明に係る追従制御装置の概略構成図
が示されており、以下のように構成されている。

ライン・コンベア制御盤12内に設けられているワーク
位置算出手段としてのワーク位置算出手段15には、チェ
ーン10に取付けられた搬送位置検出手段としてのコンベ
アパルスジェネレータ８と、搬送されているワーク上の
作業対象点の絶対位置座標を算出する作業点位置算出手
段としての作業点位置算出部17が接続されている。

また、ライン・コンベア制御盤12内に設けられている
周辺機器制御部16には、コンベアモータ９と、ロボット
制御盤11内に設けられたロボット制御部19が接続されて
いる。

さらに、作業点位置算出部17は、ロボット制御盤11内
に設けられた作業部位置算出手段としてのアーム位置算
出部18と、移動判断手段としてのロボット制御部19が接
続されている。

そして、アーム位置算出部18には、天吊型ロボット３
を構成するアームを駆動するモータ等に設けられた現在
位置検出手段としてのロボットパルスジェネレータ13が
接続され、また、ロボット制御部19には、前記アーム等
を駆動する駆動手段としてのロボット駆動部14が接続さ
れていて、このロボット制御部19が移動信号出力手段及
び待機信号出力手段としても動作する。

このように構成された追従制御装置は、第３図に示す
動作フローチャートに基づいて、次のように動作する。
以下に、この動作フローチャートを、第２図及び第４図
から第６図を参照しながら説明する。

STEP10 まず、検出ヘッド７の現在位置がロボットパルスジェ
ネレータ13から出力されてアーム位置算出部18に入力さ
れる。

STEP11 アーム位置算出部18は、STEP10で入力した信号に基づ
いて、検出ヘッド７の絶対位置座標を算出する。

STEP12 ロボット制御部19は、アーム位置算出部18で算出した
検出ヘッド７の絶対位置座標が、予め設定されている絶
対位置座標範囲内にあるかどうかの判断をする。つま
り、第４図に示したＺ軸アーム６の予め設定された可動
範囲ｄを越えていないかどうかの判断がされる。そし
て、この判断の結果、検出ヘッド７の絶対位置座標が、
可動範囲ｄを越えていなければSTEP13に進み、可動範囲
ｄを越えていればSTEP21に夫々進む。

STEP13 作業点位置算出部17は、コンベアパルスジェネレータ
８からの信号を受けてワーク位置算出部15によって算出
されたワークの絶対位置座標から、検出ヘッド７が移動
しようとする移動点、つまり次の作業対象点の絶対位置
座標を求め、ロボット制御部19において、求めた作業対
象点（移動点）の絶対位置座標が予め設定されている絶
対位置座標範囲内にあるかどうかの判断をする。

この判断の結果、検出ヘッド７の移動しようとする座
標が、予め設定されている絶対位置座標範囲外にあると
きには、検出ヘッド７をSTEP11で算出された検出ヘッド
７の現在位置の絶対位置座標と移動しようとする絶対位
置座標との相対位置を保ちつつ同期追従移動させるべき
信号が、ロボット制御部19から出力され、ロボット駆動
部14によって検出ヘッド７が駆動される。そして、処理
はSTEP10に戻り、上記STEP10からSTEP13までが繰り返さ
れて、作業対象点が検出ヘッド７の可動範囲ｄ内に来る
まで、検出ヘッド７が待機状態となる。

一方、検出ヘッド７の次に移動すべき作業対象点の座
標が、予め設定されている絶対位置座標範囲内にあると
きには、STEP14に進む。

尚、このステップ13は、車両１の搬送速度が検出ヘッ
ド７の作業速度よりも遅いときに必要なステップであ
る。つまり、検出ヘッド７は、第５図に示すような軌跡
を描きつつ所定の作業をするが、車両１の搬送速度が検
出ヘッド７の作業速度よりも遅いときには、第６図に示
すように、検出ヘッド７が同図中T_sの位置に達したとき
に待機動作をさせることが必要なためである。

STEP14 ロボット制御部19は、ロボット駆動部14に、検出ヘッ
ド７を移動させるべき信号を出力する。

STEP15 STEP10と同様に、アーム位置算出部18にロボットパル
スジェネレータ13からの信号が入力される。

STEP16 STEP11と同様に、アーム位置算出部18は、STEP15で入
力した信号に基づいて、検出ヘッド７の絶対位置座標を
算出する。

STEP17 ロボット制御部19は、STEP16で算出された検出ヘッド
７の絶対位置座標に基づいて、検出ヘッド７の移動して
いる絶対位置座標が、予め設定されている絶対位置座標
範囲内にあるかどうかの判断をする。この判断の結果、
検出ヘッド７の移動している座標が、予め設定されてい
る絶対位置座標範囲外にあるときには、STEP21に、一
方、検出ヘッド７の移動している座標が、予め設定され
ている絶対位置座標範囲内にあるときには、STEP18に夫
々進む。

尚、このステップ17は、車両１の搬送速度が検出ヘッ
ド７の作業速度よりも速いときに必要なステップであ
る。つまり、検出ヘッド７は、第５図に示すような軌跡
を描きつつ所定の作業をするが、車両１の搬送速度が検
出ヘッド７の作業速度よりも速いときには、車両１の搬
送速度に検出ヘッド７の作業速度がついていけず、搬送
方向側の絶対位置座標範囲外に達することになる。この
場合には、搬送装置を停止しないと、検出ヘッド７と車
両１とが干渉を起こしてしまうからである。

STEP18 アーム位置算出部18で算出した検出ヘッド７の絶対位
置座標が、予め設定されている絶対位置座標範囲内にあ
るかどうかの判断がされる。つまり、第４図に示したＺ
軸アーム６の予め設定された可動範囲ｄを越えていない
かどうかの判断がされる。そして、この判断の結果、検
出ヘッド７の絶対位置座標が、可動範囲ｄを越えていな
ければSTEP19に進み、可動範囲ｄを越えていればSTEP21
に夫々進む。

STEP19 STEP14で入力した信号に基づいて、検出ヘッド７の絶
対位置座標を算出し、検出ヘッド７が所定の位置に移動
したかどうかの判断がされる。移動が完了していなけれ
ば、STEP14に、移動が完了していればSTEP20に夫々進
む。

STEP20 ロボット制御部19は、検出ヘッド７の次の移動命令の
実行準備をして、STEPU10へ戻り、次の作業対象点に対
して上記各ステップが繰り返し実行される。

STEP21 検出ヘッド７の絶対位置座標が、Ｚ軸アーム６の可動
範囲ｄを越えていると、ロボット駆動部14に損傷を与え
る恐れがあるので、ロボット制御部19から非常停止信号
が出力され、周辺機器制御部16によってコンベアモータ
９を停止するとともに、ロボット駆動部14によって天吊
型ロボット３の動作を停止する。

以上のように、本実施例では、ワークの搬送速度が検
出ヘッド７の作業能力に対して遅いとき、又は、何かの
原因で搬送装置が停止したときには、検出ヘッド７は、
予め設定された絶対位置座標範囲内で所定の作業を実行
し、作業実行の過程において、検出ヘッド７の移動しよ
うとする作業対象点の絶対位置座標が、検出ヘッド７の
予め設定された絶対位置座標範囲外であると判断された
ときには、検出ヘッド７は、検出ヘッド７の予め設定さ
れた絶対位置座標範囲内に、作業対象点が入るまで同期
追従移動しながら待機し、作業対象点が予め設定された
絶対位置座標範囲内に入ったときに作業点まで移動させ
て所定の作業を続行させ、また、点吊型ロボット３等に
故障が生じ、検出ヘッド７が、搬送方向側の絶対位置座
標範囲外に達するときには、天吊型ロボット３及び搬送
装置等を停止するようになっている。

ここに例示した実施例では、検出ヘッド７が反搬送方
向側の絶対位置座標範囲外に達するときには、検出ヘッ
ド７を、検出ヘッド７の予め設定された絶対位置座標範
囲内に入るまで同期追従移動しながら待機させるように
したが、検出ヘッド７を同期追従移動させずに停止した
まま待機させ、ワーク１が、検出ヘッド７の予め設定さ
れた絶対位置座標範囲内に入ったときに、自動起動させ
て所定の作業を続行させるようにしてもよい。

さらに、ここに例示した実施例では、２次元座標系に
おける検出ヘッド７の制御について述べたが、これに限
られず、３次元座標系の制御においても応用可能である
のはもちろんである。

（発明の効果） 以上の説明により明らかなように、本発明によれば、
ワークの搬送速度の設定如何に拘らず、作業の一時待機
及び起動を自動的に繰返し行なうことができるので、搬
送速度の設定範囲を広くすることができる、さらには、
作業部の可動範囲が狭くとも、長尺のワークに対して作
業を行なうことができるので、設備設置スペースの有効
利用を図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る追従制御装置のブロック図、第
２図は、本発明に係る追従制御装置の概略構成図、第３
図は、本発明に係る追従制御装置の動作フローチャー
ト、第４図は、従来の表面検査装置の概略図、第５図及
び第６図は、第３図及び第７図に示す動作フローチャー
トの説明に供する図、第７図は、従来の追従制御装置の
動作フローチャートである。 １…車両（ワーク）、２…レール、３…天吊型ロボッ
ト、４…Ｘ軸アーム、５…Ｙ軸アーム、６…Ｚ軸アー
ム、７…検出ヘッド、８…コンベアパルスジェネレー
タ、９…コンベアモータ、10…チェーン、11…ロボット
制御盤、12…ライン・コンベア制御盤、Ｂ…台車、ａ…
フード部教示範囲、ｂ…ルーフ部教示範囲、ｃ…トラン
ク部教示範囲、ｄ…Ｚ軸アームの可動範囲。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の搬送方向に所定の速度で移動しつつ
   あるワークの複数の作業対象点に対し、前記搬送方向と
   平行な方向の移動可能範囲が前記ワークの大きさよりも
   狭い作業部を前記ワークに同期追従させながら前記搬送
   方向と交差する方向に端から端まで移動させ、次にその
   追従点を前記搬送方向と逆方向に１だけ歩進し、そして
   かかる動作を所定の作業完了点まで繰り返して所定の作
   業を行なうように制御する追従制御装置において、 前記作業部を駆動する駆動手段と、 前記作業部の現在位置を検出する現在位置検出手段と、 前記現在位置検出手段からの信号に基づいて、前記作業
   部の絶対位置座標を算出する作業部位置算出手段と、 前記ワークの搬送位置を検出する搬送位置検出手段と、 前記搬送位置検出手段からの信号に基づいて、前記ワー
   クの絶対位置座標を算出するワーク位置算出手段と、 前記作業部位置算出手段で算出された前記作業部の絶対
   位置座標及び前記ワーク位置算出手段で算出された前記
   ワークの絶対位置座標に基づいて、前記作業部が移動し
   ようとする作業対象点の絶対位置座標を算出する作業点
   位置算出手段と、 前記作業点位置算出手段で算出された前記作業対象点の
   絶対位置座標に基づいて、前記作業対象点が前記作業部
   の移動可能範囲内であるか、移動可能範囲外であるかを
   判断する移動判断手段と、 前記移動判断手段が、前記作業対象点が前記作業部の移
   動可能範囲内であると判断したときに、前記駆動手段に
   移動信号を出力する移動信号出力手段と、 前記移動判断手段が、前記作業対象点が前記作業部の移
   動可能範囲外であると判断したとき、前記作業部によっ
   て行なわれる作業を一時中断し、前記作業部を所定の位
   置に待機させる信号を前記駆動手段に出力する待機信号
   出力手段と、 を具備し、 前記移動判断手段によって、作業対象点一つ一つについ
   て、前記作業対象点が前記作業部の移動可能範囲内であ
   るか、移動可能範囲外であるかを判断しながら前記作業
   部の移動または待機を行いつつ作業を実行させることを
   特徴とする追従制御装置。