JP2817842B2 - 自動機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば自動組立ロボツト等の自動機を制御
する制御装置に関し、特に、この自動機の制御の簡略化
の改良に関する。 ［従来の技術］ 従来の所謂「ライン方式」の自動組立装置において
は、組立ロボツトは単能的であり、従つて、組立てに必
要な部品補給も単純なものであるから、組立装置とその
制御装置は一対一に対応していた。即ち、組立装置が１
台であれば、その制御装置も１台必要になるわけであ
る。 ところが、組立工程が複雑化し、特に「非ライン」方
式の自動組立装置においては、組み付け部品点数が多く
なり、従つて、ロボツト側への部品補給も複雑化する。
即ち、組立のみならず、その部品補給においても、精緻
な制御、特に、ロボツト側の動作と同期がとれた制御が
必要となるわけである。このような場合、従来では、単
に複数の所謂ロボツトコントローラを複数台接続するこ
とにより対処していた。なぜなら、従来の制御装置にお
いては１つの制御装置で制御可能な軸数や入出力等の数
に制限が有つたために、その軸数や入出力点数を制限を
越えた場合、コントローラを複数必要とするからであ
る。 ［発明が解決しようとしている問題点］ ところが、上述したように、制御規模が拡大しようと
する場合、即ち、自動組立に要する例えば組立、組立て
に必要な部品の供給、更にこの部品供給部に対する部品
の補給等の機能が増えようとする場合、単一のコントロ
ーラで制御できる量は限界があるから、複数のコントロ
ーラが必要になる。しかし、単に複数のコントローラを
増加したのでは、そのコスト、消費電力、占有面積等の
面で不利である。 そして、更に、上記の各機能は、夫々独立した動作を
行なうから、この機能単位毎にテイーテングが必要であ
る。そのために、夫々の操作部と表示部が必要となり、
無駄が多い。即ち、従来の例えば、テイーチングペンダ
ント（＝テイーチング情報の入力卓）を使つて、夫々の
コントローラ毎に移動して、入力する手間がかかつてし
まう。 そこで本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされ
たものでその目的は、従来のようにコントローラを増設
することなく、制御対象である動作単位を容易に増設で
きると共に、増設された動作単位を効率的に制御するこ
とのできる自動機の制御装置を提案するところにある。 ［問題点を解決するための手段］ 上記課題を達成するための本発明の構成は、 各々が所定の単純動作のみを行う複数の被駆動素子を
それぞれ有し、互いに独立した異なる動作を行うところ
の複数の動作部を具備する自動機の制御装置であつて、 前記互いに独立した異なる動作にそれぞれ対応した複
数の動作制御タスクを並列的に切り換えるとともに、前
記動作制御タスクに伴う動作シーケンスプログラムを解
釈する上位制御部と、 少なくとも前記複数の動作部に対応した数だけ設けら
れた複数の下位制御部であつて、各々が、その下位制御
部が受け持つ被駆動素子を制御してその被駆動素子に所
定の単純動作を実行させる複数の下位制御部と、 前記上位制御部から発せられた動作命令実行のために
必要な情報を記憶する共有メモリと、 前記上位制御部と、前記複数の下位制御部とを相互に
通信可能に前記共有メモリに接続するバスとを有し、 前記上位制御部は、前記動作シーケンスプログラムを
解釈した際に、該当する動作部が有する被駆動素子の単
純化された動作実行のために必要な情報を前記共有メモ
リに記憶させ、その後、実行する動作制御タスクを切り
換え、切り換えられた動作制御タスクに対応する動作部
が有する被駆動素子が動作中であると判断される際に
は、さらに、実行する動作制御タスクを切り換え、 前記下位制御部は、前記上位制御部から動作実行を指
示された際に、前記メモリから前記情報を入力して動作
実行を可能とすることを特徴とする。 ［作用］ かかる構成においては、動作部の被駆動素子は各々の
所定の単純動作（例えばセンサのような素子に対しては
「入力動作」、アクチュエータのような素子に対しては
「出力動作」）のみを実行する。このような単純動作
は、多く場合、被駆動素子間で共通とすることができ
る。下位制御部は、そのような被駆動素子に対応する単
純動作のみを実行させるように制御するので、下位制御
部による被駆動素子の制御は単純化されたコマンドによ
る動作命令が可能になる。そして、上位制御部において
は、被駆動素子の夫々の動作に対応した複数の動作制御
タスクを並列的に切り換え可能に構成されているので、
下位制御部による制御対象を単純動作のみを行う被駆動
素子の制御に限定しても、本自動機は全体としては複雑
な動作を行うことができる。 一方、個々の被駆動素子は所定の単純動作を行うのみ
なので、対応する下位制御部による制御も簡略化でき、
したがつて、被駆動素子の増減、ひいては動作部の増
減、下位制御部の増減が、上記制御部に対する大幅な変
更の必要とすることはないので、動作単位を容易に増減
することができる。また、単純動作は複数の非駆動素子
間で動作の共通化を図れるので、単純動作の共通化の度
合いが大きいような自動機では、動作単位の増減の容易
性が更に向上する。 上記の上位制御部は、動作シーケンスプログラムを解
釈した際に、その動作シーケンスプログラムに対応する
動作部の被駆動素子に単純動作させるのに必要な情報を
共有メモリに記憶させ、その後、実行する動作制御タス
クを切り換える。この切換により、上位制御部は当該動
作タスクから解放される。このとき、下位制御部は、共
有メモリに記憶された情報により、その被駆動素子の制
御が可能となる。即ち、上位制御部のタスクからの解放
は、被駆動素子に単純動作のみが定義されていることと
共有メモリを用いることとにより、効率化される。 一方、上位制御部は、切り換えられた動作制御タスク
に対応する動作部の被駆動素子が動作中であると判断さ
れる際には、さらに、実行すべき動作制御タスクを切り
換える。これにより、動作中のタスク、即ち上位制御部
によるサービスが不要なタスクは速やかにサービスを必
要とするタスクに切り替えられるので、上位制御部によ
る動作制御タスクへのサービスの効率化が図れる。 ［実施例］ 以下に、この発明に係わる制御装置を、所謂ロボツ
ト，ストツカ，エレベータ，バツフアからなる自動組立
／部品供給装置に適用した実施例の構成を添付図面を参
照して、詳細に説明する。 〈実施例の構成〉 この自動組立／部品供給装置10は、 ：複数の部品から所定の製品を自動的に組立るための
XY型の自動組立装置（以下、単にロボツトと呼ぶ。）12
と、 ：このロボツト12に部品を供給するストツカ24であつ
て、複数個の部品を平面上に収容したパレツトｐの複数
個を棚状に積層収納し、その複数個のパレツトｐのなか
から組立工程に合致した部品を収容するパレツトｐを前
記ロボツト12の指示により選択し、この選択されたパレ
ツトｐをパレツトｐの引き出し位置154に引き出すため
のストツカ24と、 ：このストツカ24に収納されているパレツトｐの部品
がなくなる場合に備えて、部品を満載したパレツトｐを
台52上に複数個積層して貯蔵するバツファ22であつて、
ロボツト12から要求されたパレツトｐを、分離部材66,6
8により積層されたパレツトｐから１つだけ分離するバ
ツファ22と、 ：バツフア22で分離されたパレツトｐを受けて、空に
なつたパレツトｐ′のストツカ24内の棚位置まで上下動
をすることにより移動し、そこで、空パレツトｐ′と新
たなパレツトｐとを入れ替えるエレベータ26と、 ：入れ替えられた空パレツトｐ′を積載して搬出する
搬出機構76と、 ：バツフア22に外部から新たなパレツトｐを補充する
無人車20と、 ：上記ロボツト12,ストツカ24等の動作プログラムを
入力したり、テイーチングポイントを教示するための入
出力装置18等からなる。 なお、ロボツト12のフインガー220は、引き出し部154
上に引き出されたパレツトｐから部品を１つずつ取り出
して、組立台224上で、部品を１つずつ組上げて、製品
に仕上げる。 〈制御ユニツトの構成〉 上記制御対象となる各機能要素を制御する制御装置16
は、第２図に示すように、６枚のマイクロプロセサボー
ドから構成される。ボード702は、ロボツト用のサーボ
関係の制御を行なうサーボブロツクのボードであり、ボ
ード703はストツカ用のそれ、ボード704はエレベータ用
のそれ、ボード705はバツフア用のそれである。I/Oブロ
ツクボード706は、ロボツト，ストツカ，エレベータ，
バツフア内で使用される種々のセンサ及びソレノイドに
対して入出力を行なうためのボードであり、この一枚
で、上記４つの機能単位のI/O制御をまとめて行なう。
もちろん、ロボツトの追加を予定しており、その場合で
も、４つ以上の機能単位に対処できるように、I/Oブロ
ツクボード内はモジユール化されている。 メインブロツクボード701は、マルチタスクオペレー
テイングシステム（以下、OSと略す）下でロボツト言語
の解釈及び入出力装置18とのインターフエースを行なう
マイクロプロセサボードである。これら６枚のマイクロ
プロセサボードは、周知のシステムバス700により結合
される。このシステムバス700には、例えばマルチバス
（米国インテル社）,Zバス（米国ザイログ社）等が適用
可能である。 第３図は、メインブロツクボードを中心にした接続関
係を示した図である。先ず、メインブロツク701は、あ
る通信規約に従つて入出力装置18と通信を行なうRS232C
インターフエース802と、メインブロツクボード701の主
記憶であるローカルメモリー803と、メインブロツクの
制御を行なうCPU805等によつて構成される。 各サーボブロツク702〜705は、メインブロツク701か
らの動作指令によつて、例えばモーター808a,808b及び
エンコーダ809a,809bの動作制御を行なつている。I/Oブ
ロツク706は、やはりメインブロツク701の動作指令によ
りソレノイドバルブSV811及びセンサS812等の制御を行
なつている。各ブロツクを制御しているメインブロツク
701は、共有バス700上の共有メモリ806を介してサーボ
ブロツク702等またはI/Oブロツク706に動作指令を行な
う。上記のサーボブロツクやI/Oブロツクは、サーボモ
ータ等の被駆動素子の単純化した動作を制御するのに特
化したことが、後述するように、本実施例の大きな特徴
となる。 入出力装置18からキー入力された各機能ブロツクのプ
ログラムは、RS232Cインターフエース802を介して、ロ
ーカルメモリ803の所定領域に格納される。第３図等に
示すように、入出力装置18は各機能ブロツク間で共有さ
れる点に本実施例の他の大きな特徴がある。 〈メインブロツクのメモリマツプ〉 第４図は、メインブロツク701のCPU805の論理アドレ
ス空間を示すメモリマツプである。820はマルチタスクO
S、821は入出力装置18とのデータのハンドリングを行な
うハンドラプログラムである。また、822は入出力装置1
8がどのタスクに割り付けられているかを記憶する割付
レジスタである。また、823〜826は夫々、ロボツト等の
モードを処理するモード処理プログラムであり、827は
各タスク用のワークエリア、828はタスク間で共通に使
われる変数を格納するタスク共通変数エリアである。ま
た、829〜832は、動作シーケンスプログラムとしてのア
プリケーションプログラムを格納するエリアであり、83
3〜836はロボツト等のための各テイーチングポイントを
格納するエリアである。 更に、837はメインブロツク701が各サーボブロツク及
びI/Oブロツク706との間で通信を行なうのに使われるコ
マンド通信用共有メモリであり、前述したように、この
コマンド通信用のデータは第３図の共有メモリ806に格
納される。即ち、前述の820〜836は、ローカルメモリ80
3に格納され、コマンド通信用データは共有メモリ806に
格納される。 〈マルチタスクOS〉 第５図は、第４図に示した各プログラム間を階層的に
示したものである。即ち、ハンドラタスク821,ロボツト
タスク823〜バツフアタスク826は、マルチタスクOS820
の下で管理を受ける。このOSは事象（イベント）駆動方
式のマルチタスクであり、タスク登録時にタスクコント
ロールボツクスを作成し、そのとき、当該タスクのコー
ドのスタートアドレス、タスク固有のデータ領域（タス
ク用ワークエリア827）、そして、各タスク間で共通に
使われるデータ領域（共通変数エリア828）を指定す
る。 また、このマルチタスクOSは、フラグセツト／リセツ
ト用、メール（タスク間通信）用、RS232Cインターフエ
ースの入出力用、サーボブロツク用等のためのシステム
コール（システム用制御コマンド）を用意している。そ
して、タスクの実行／停止は、後述の「中断フラグ」と
いうフラグのセツト状態によつて左右される。例えば、
WAIT−FLAGというシステムコールが発せられたときに既
に、他のタスクからSET−FLAGというシステムコールが
他のタスクから発行されていれば、そのまま、中断フラ
グはセツトされず、従つて、WAITはされないでタスクの
実行は継続する。しかし、他のタスクからSET−FLAGと
いうシステムコールが発行されていなければ、そのタス
クの中断フラグはセツトされ、そのタスクはCPU805の使
用権は放棄したことになり、待ち状態となる。即ち、他
のタスクのうち中断フラグがセツトされていないものの
みが、CPU805を占有する。一方、中断フラグがセツトし
ている状態で、他のタスクからSET−FLAGのシステムコ
ールがあると、中断フラグはリセツトされその待ち状態
のフラグは実行可能状態になる。 ロボツト，ストツカ，……等のアプリケーシヨンプロ
グラムとして書かれる所謂ロボツト言語は、マルチタス
クOS820内のインタプリタによつて構造チエツク，解
釈，実行と行なわれる。その実行ルーチンのなかで、上
記システムコールを使用することで、各タスク間のメー
ルによるデータ授受、そして前記フラグによる各タスク
間の実行の調停を行なわせることが可能となり、かくし
て、マルチタスク対応のロボツト言語を提供できること
になる。 タスク共通変数としては、例えば、工程を示す変数
Ｇ、工数Ｇで使われる部品を収容するパレツトが収納さ
れているストツカ24内の棚位置を示す変数Ｓ［Ｇ］、工
数Ｇに使われる部品のパレツト内の残個数を示す変数Ｚ
［Ｇ］、そして、ストツカー24内で残個数Ｚ［Ｇ］が
“0"になり、その残“0"のパレツトをエレベータ26を介
してバツファ22から、補給して入れ替えるべきことを示
すフラグＩ［Ｇ］等がある。 一般に、タスク内で使用するワーク領域は、各タスク
間で固有で閉鎖的であるが、各タスク共通に使用可能な
共通変数領域828を設けることにより、どのタスクから
でも、これらの変数にアクセスすることが可能になる。
このように、このタスク間で共通の領域にアプリケーシ
ヨンプログラム記述言語であるロボツト言語としてのタ
スク共通変数を構築することによつて、どのタスクから
でも、数値または文字の操作を可能としている。そし
て、タスク間の同期は、実行ルーチンの中で、OS用のシ
ステムコールを発行することを特徴とするマルチタスク
対応のロボツト言語とタスク共通変数により実現されて
いる。 このように、マルチタスクによる各機能ブロツクのア
プリケーシヨンプログラムレベルの並列的実行は、各タ
スク間でのデータのやり取りがメモリを介して行なわれ
るために、複雑な配線等が不要になり、また煩雑な通信
用のプログラムも不要となり、その結果高速になる。し
かも、後述するように、ロボツト，ストツカー等がもつ
その動作の独自性は、このマルチタスク下におけるタス
クの相違というものに全て吸収されてしまうことも留意
しておくべきである。 第６図に入出力ハンドラ821と各タスクの間に設けら
れた論理的データパスを示す。即ち、入出力ハンドラ82
1には、入出力ボートが３つ（PT₁〜PT₃）用意されてい
る。一方、前述したように、823〜826の各タスクには、
入出力装置18とのデータやり取り専用のメイルボツクス
（MB₁〜MB₄）が用意されている。入出力ハンドラ821の
入出力ボートが３つであり、メイルボツクスが４つであ
るために、各入出力ボートが現在どのタスク（どのメイ
ルボツクス）に割り付けられているか保持するデータが
必要であり、そのデータが割り付けレジスタ822のデー
タである。この割り付けデータは前述したように、ロー
カルメモリ803の領域822に確保され、各ポートに対して
１ワード用意されている。 〈割付レジスタ〉 第７図に割付レジスタの構成を示す。上述したよう
に、この割付レジスタは各ポート／チヤネルに対して、
１つ用意されており、その値が“0"であることは、当該
ポート／チヤネルが開放状態であることを意味する。ま
た、その値が“1"であるときは、ロボツトタスクに占有
されていることを、“2"であるときはストツカータスク
に占有されていることを、“3"であるときは、‥‥‥。
この割付ビツトをリセツト（開放）するのは、入出力装
置18から“D0"のコマンドが入力されたとき、ロボツト
タスクに割り付けられるときは入出力装置18から“D1"
のコマンドが入力されたとき、‥‥である。 〈タスクコントロールボツクス〉 第８図はタスクコントロールボツクスの構成を示す。
このタスクコントロールボツクスはマルチタスクOS820
により、その初期化時に作成されるものである。このタ
スクコントロールボツクスに登録され得るタスクは、本
実施例に特に関連するもののみを上げると、第８図に示
すように、入出力装置ハンドラタスク821（以下、RSハ
ンドラタスクと略す）、ロボツトタスク823、ストツカ
ータスク824エレベータタスク825、バツフアタスク82
6、そして、OS820によつて起動されユーザには使用でき
ないスタートアツプタスクがある。このスタートアツプ
タスクは、その性質故、第４図には示していない。 タスクコントロールボツクスに格納されているデータ
を説明すると、そのタスクの開始命令アドレスを示す
「スタートアドレス」、システムに登録されたか否かを
示す「登録フラグ」、そのタスクが起動されたかを示す
「起動フラグ」、起動されはしたが、現在中断中である
かを示す「中断フラグ」、そして、RSハンドラに割り付
けされたか否かを示す「割り付けフラグ」、そして、対
応するメイルボツクス内にデータ入力があることを示す
フラグ「メイルボツクスフラグ」等である。上記中断フ
ラグは、当該タスクのためのデータがメイルボツクスに
入力されることの待状態にあることを示す「メイルボツ
クス入力待フラグ」、サーボボードからのI/O完了割込
み待であることを示す「I/O完了待フラグ」、RSハンド
ラによつて当該タスクがいずれかのチヤネルに割り付け
られることの待であることを示す「割り付け待フラグ」
の、いずれかのビツトがセツトされれば、中断状態にな
る。さて、タスク間のスケージユーリング、切替えは、
所謂ラウンドロビン方式に従つて、登録され、起動され
たタスクについて、順番に「中断フラグ」をサーチし
て、「中断フラグ」が“0"であるタスクはそのアプリケ
ーシヨンプログラムの実行を行ない、“1"であるタスク
は実行を中断して次のタスクの「中断フラグ」をサーチ
するものである。 上記「メイルボツクスフラグ」は、システム820によ
りセツトされる。 また、RSハンドラタスクのタスクコントロールボツク
スは、本実施例では３チヤネル分用意されている。全タ
スク分のチヤネルを用意しても良いが、全タスクが同時
にRSハンドラと通信状態に入ることは、この自動組立／
補給装置では少ないから、プログラム規模、システムの
複雑化を防ぐ意味からでも、チヤネル数をすくなくして
いる。従つて、この実施例装置の動作が複雑化すれば、
当然チヤネル数を増やす必要はあるのであり、その場合
にも、システムのアルゴリズムを変更することなく、増
設可能であることは以下の説明から容易に了解される。 尚、以下説明する制御プログラムでは、説明の便宜
上、ポート／チヤネルを１チヤネルとして説明する。 〈入出力装置18のタスクへの割り付け〉 本実施例の自動組立／補給装置における制御モードに
は、７つのモードが設定されている。それらのモードと
は、ロボツトプログラムを解釈し、各ブロツクに動作を
指令するモード（自動モード）、ロボツトプログラムを
作成記憶するモード（プログラムモード）、入出力装置
18または各センサからの入力を監視するモード（入力モ
ード）、出力を開閉するモード（出力モード）、ロボツ
トに動作位置を教示するモード（テイーチングモー
ド）、ロボツトの動作位置を入力し記憶するモード（デ
ータモード）、各ブロツクの動作に対する定数を変更す
るモード（パラメータモード）の７つである。 これらのモードに出入りするための指令は、外部の入
出力装置18から行なう。即ち、タスクがプログラムに従
つて動作するのは、入出力装置18からの起動があるから
であり、そのためには、タスクは入出力装置18にいずれ
かのポート／チヤネルを介して割り付けられる必要があ
る。第9A図，第9B図は、この割り付けのための制御プロ
グラムである。第9A図はマルチタスクOS820による各タ
スクの起動までを、第9B図にRSハンドラ821と各タスク
が割り付けられるまでを示す。尚、第9B図においては、
紙面の都合上、RSハンドラ821とロボツトタスク823との
関係のみを示す。 先ず、制御ユニツト16に電源が投入されると、ステツ
プS10でマルチタスクOS820のワークエリア等が初期化さ
れる。そして、OS820により、スタートアツプタスクの
起動がなされる。即ち、タスクコントロールホツクス
（第８図）の「登録フラグ」と「起動フラグ」とが“1"
とマークされ、スタートアツプタスクが起動される。 スタートアツプタスクのステツプS20,ステツプS22
で、チヤネル１〜３の各チヤネルに対応したRSハンドラ
タスク，ロボツトタスク〜バツフアタスク等の「登録フ
ラグ」，「起動フラグ」を“1"とマークする。そして、
ステツプS2で、スタートアツプタスクの「起動フラグ」
を“0"に、「中断フラグ」を、“1"にマークして、この
タスクを休止させる。 以後は前述したように、ラウンドロビン方式に従つ
て、RSハンドラタスクからバツフアタスクまでの間でタ
スクのスケジユーリング、切り替えが行なわれる。 第9B図に従つて説明する。RSハンドラ側は、スタート
アツプタスクにより「起動フラグ」を“1"とされると、
ステツプS30で、システムコールによりRS232Cインター
フエース402を介した入出力装置18からの入力を調べ
る。入力がなければ、ステツプS32で、「中断フラグ」
と「入力待フラグ」を“1"とマークして、自らはCPU405
の使用権を放棄する。 もし入出力装置18からの入力がなく、RSハンドラタス
クが中断したら、タスクスケジユーリングによつて、ロ
ボツトタスクに切り替えられる。ロボツトタスクは既に
スタートアツプタスクによつて登録及び起動済みとマー
クされているから、ステツプS70から実行され、前述の
各モードで使用される変数等を初期化する。そして、ス
テツプS72で、タスクコントロールボツクスのスタート
アドレスを変更する。これは、再度RSハンドラタスクか
らロボツトタスクへ切り替えられたときに、再度ステツ
プS70の初期化を行なわないようにするためである。従
つて、変更されるべきスタートアドレスはステツプS74
を指す。ステツプS74では、ロボツト用のメイルボツク
スにハンドラ821から入力がないかを調べる。この入力
がなければ、このロボツトタスクの「中断フラグ」，
「入力待フラグ」を“1"とマークして、他のタスク（第
9B図の場合は、RSハンドラタスク）の実行に切り替わ
る。入力があればステツプS78に進むが、今の場合は、
未だRSハンドラから入力していないので、「メイルボツ
クスフラグ」はリセツトされているままであるから、RS
ハンドラタスクの実行に切り替わる。 RSハンドラタスク側では、ステツプS32での入力待で
中断している。もし、これ以前にインターフエース402
を介して入出力装置18からの入力があれば、マルチタス
クOS820により、「中断フラグ」と「入力待フラグ」は
リセツトされているから、ステツプS34に進む。そし
て、ステツプS34で、ポートから１バイトの入力を行な
い、ステツプS36で、このコマンドの解釈を行ない、そ
のコマンドによつて、ステツプS40、ステツプS48、ステ
ツプS60のいずれかに進む。 ステツプS40は、入力されたコマンドが割付コマンド
である場合である。この割付コマンドは、このコマンド
が入力されたポート／チヤネルを、コマンドが示すタス
クに割り付けようとする。その指定されたタスクを入出
力装置18に対して割り付ける。以後、入出力装置18は割
り付けられたチヤネルを通してそのタスクの通信を行な
う。もし、コマンドが、ロボツトタスクに割付けようと
しているならば、そのコマンドは前述したように、例え
ば、“D1"である。そこで、ステツプS40で、このコマン
ドが入力されたポート／チヤネル以外のポート／チヤネ
ルの割付レジスタを調べる。即ち、他のポート／チヤネ
ルと当該タスクが既に結合されているかも知れないから
である。既に結合されている場合は、RSハンドラタスク
に対して、エラーメツセージを返す。これは、１つのタ
スクに２つ以上の論理パスを設けることは、制御を複雑
にするから禁止しているからに他ならないが、もしRSハ
ンドラタスクからの入力とRSハンドラタスクへの出力を
１つのタスクについて、別々に行なうことを認めれるの
であれば、ステツプS42,ステツプS44は不要である。 ステツプS42での判断がOKであれば、ステツプS46で、
割り付けようとするタスクのメイルボツクス番号を、割
付レジスタに格納する。かくして、RSハンドラタスクと
ポート／チヤネルと特定のタスクとの間がメイルボツク
スを介して連結されたことになる。 RSハンドラタスクは、上述の論理パス設定後、ステツ
プS30に戻つて、再度ポート／チヤネルから入力がある
のを待つ。ステツプS30で、入出力装置18からの入力が
なくて、ロボツトタスクに制御が切り替わつても、ロボ
ツトタスクは現在、ステツプS76で、メイルボツクスデ
ータ待であるから、再度、RSハンドラタスク側に制御が
切り替わる。ステツプS30で入出力装置18からの入力が
あると検出されたら、ステツプS34ステツプS36ステ
ツプS38と進む。この入力が、割り付けコマンドでも、
割り付け開放コマンドでもない場合は、ステツプS60に
進む。ステツプS60では、このポート／チヤネルとこの
コマンドによつて指定されたタスクとが既に連結されて
いることを念のために調べるために、割付レジスタを調
べる。割り付けされていなければ、ステツプS64でエラ
ーメツセージを当該ポート／チヤネルを介してRSハンド
ラタスクに返す。割り付けOKであれば、割付レジスタに
示された番号のメイルボツクスに格納して、ステツプS3
0に戻る。このとき、マルチタスクOSは、タスクコント
ロールボツクスの「メイルボツクスフラグ」を“1"とマ
ークするとともに、「中断フラグ」をリセツトする。 ステツプS30で入力がなくて、ロボツトタスクに制御
が移つても、「メイルボツクスフラグ」はセツトされて
いるから、ロボツトタスクは実行可能であるから、ステ
ツプS78で、当該メイルボツクス内のデータを取り出
す。そして、この取り出されたコマンドに従つて、前述
した７つのモードのいずれかに、このタスクは移行す
る。 このようにして、入出力装置18からの入力データは、
１つのポート／チヤネルと、タスクとが論理的に連結さ
れた状態でコマンドの授受が行なわれる。 尚、ロボツトタスクは、各モードからモード脱出コマ
ンドの入力により脱出して、ステツプS70に戻る。 ここで、割り付け開放コマンドを入出力装置18から入
力した場合について説明する。このときは、ステツプS3
0ステツプS34ステツプS36ステツプS38ステツプ
S48へと進む。このステツプS48で、割付レジスタの当該
チヤネルを、“0"とマークし、タスクコントロールボツ
クスの割付け状態ビツトを“0"にする。この割り付け開
放コマンドは、ポート／チヤネルが３つに対して、この
ポート／チヤネルを使うタスクが４つあるので、どうし
ても開放コマンドが必要になるからである。割り付けの
開放は、入出力装置18内のプログラムにより、ラウンド
ロビン方式でスケジユーリングすればよい。 第10図を用いて、各タスクからRSハンドラタスクを介
して入出力装置18へ出力する場合の制御を説明する。こ
の場合も紙面の都合上、タスクはロボツトタスクのみで
説明する。ロボツトタスクのアプリケーシヨンプログラ
ム実行中に、ステツプS120で、入出力装置18への出力デ
ータが発生したとする。このとき、システムコールによ
り、ステツプS122でタスクコントロールボツクス内の自
分のタスクの割り付けフラグのセツト状態を調べる。そ
して、割り付けされていないならば、入出力装置18から
の割り付けコマンドによる割り付けを持つ。即ち、タス
クコントロールボツクスの「割り付け待フラグ」と「中
断フラグ」を“1"とマークする。 一方、RSハンドラタスク側では、前述したアルゴリズ
ムにより、ステツプS100〜ステツプS106で、ポート／チ
ヤネルの当該タスクへの割り付けを行なうから、ステツ
プS106で、マルチタスクOSが、このタスクの「割り付け
待フラグ」と「中断フラグ」を“0"にすると共に、メイ
ルボツクス番号をそのチヤネルの割付レジスタに格納す
る。やがて、RSハンドラタスクは待ち状態に入つて、制
御はロボツトタスク側に切り替わるから、その時点で、
ロボツトタスクの制御はステツプS126から再開する。ス
テツプS126で、割付レジスタの内容を順に調べ、自分の
タスクが使用しているメイルボツクスの番号に一致する
チヤネルを探す。そして、このポート／チヤネルからス
テツプS130で、直接出力する。このように、いついかな
るときに、タスク側で、RSハンドラタスク向けの出力デ
ータが発生しても、論理パスを確定してから出力され、
出力データがうしなわれることはない。 上述したように、１つのポート／チヤネルが１つのタ
スクと、割り付けコマンドで接続され、割り付け開放コ
マンドで開放されるということは、複数のタスク間で、
１つの入出力装置18の共有化が達成できることを意味す
る。即ち、従来技術の項で述べたように、プログラム制
御による自動組立／供給装置では、テイーチング，シス
テムの初期設定等の種々の制御が必要であり、この実施
例のように、ロボツト，ストツカー，‥‥等が独立して
動作するような場合は、各ブロツク毎にテイーチング等
が必要であり、そのために、テイーチング等のための入
出力装置が複数台必要であつたが、この実施例では、少
なくとも１台の入出力装置18で間に合うことになる。こ
うして、１つの入出力装置18が、特にロボツト，ストツ
カ等の自動組立装置における各機能ブロツク要素との間
で共有化が図られる。しかも、更に、例えばロボツト等
を増設するときでも、それに必要な制御ブロツクボード
（第２図参照）等は新たに必要になるとは言え、従来の
ように、テイーチングのための教示装置を追加する必要
はない。また、それぞれの負荷に対するデータ入力の際
に、その負荷に対応する入出力装置18の所へ移動するわ
ずらわしさが省けるわけである。 〈メインブロツクとサーボブロツク〉 各タスク間は上述したように、マルチタスクOS化で、
システムコールによるフラグ管理及び共通変数による管
理により、各制御モジユールが同期して動作される。こ
れらのタスクは、マルチタスクOSの物理層レベルの制御
を通して、システムバス700により、各サーボブロツク
ボード（702〜705）と、I/Oブロツクボード706とに接続
されている。ここで、これらのサーボブロツク等の上記
各タスクを含むメインブロツクとのインターフエースを
説明する前に、前述の自動モードにおける制御について
第11図を用いて説明する。 ステツプS150で、この自動モードをコールしたタスク
のメイルボツクスにデータが入力されているかを調べ
る。データが入力されていなければ、他のタスクへの切
り替えを行なつて、データ入力を待つ。メイルボツクス
にデータ入力があると、ステツプS152で、そのデータを
取り出し、ステツプS154で、その分析を行なつて、どの
ような動作指示かを判断する。本実施例では、６通りの
動作指示の例を示す。第１はステツプS156のプログラム
の解釈／実行である。このときは、プログラムの最終ま
で実行して、終了した時点（ステツプS160）で、入出力
装置18に終了したポインタ行を中心にして、５行分を出
力する。第２の例は、ステツプS162における、プログラ
ム１行の解釈／実行である。このときは、その１行毎の
解釈／実行で、ステツプS164で、入出力装置18に対し
て、１行進んだポインタ行より３行後のプログラムを１
行分出力する。第３の例は、ステツプS166において、プ
ログラム番号を変更するものである。このときは、ステ
ツプS168で、入出力装置18に対して、変更後のプログラ
ム番号のプログラムの先頭５行分を送出する。第４の例
はステツプS170におけるポインタ行の変更である。この
ときは、ステツプS172で、変更後のポインタ行を中心に
５行分を送出する。第５の例は、ステツプS174の、ポイ
ンタ行を１つ進めることである。このときは、ステツプ
S176で変更後のポインタ行の３行後の１行を送出する。
第６の例はステツプS178におけるポインタ行を１つ戻す
ことである。この場合はステツプS180で、変更後のポイ
ンタ行の３行前の１行を送出する。尚、これらのデータ
送出は前述の第10図に示した制御を用いる。 次に、第12図，第13図を用いて、メインブロツク701
と各下位の制御ブロツク702〜706とのインターフエース
を説明する。第12図は、各下位ボードとの通信につかわ
れるデータのフオーマツトである。この通信データは共
有メモリ806の領域837（第４図）に格納される。動作指
示コードとは、例えば、サーボモータの回転により例え
ばロボツトアームを移動させるときの１バイトのコード
である。このときのパラメータは、移動位置がセツトさ
れる。転送バイト数は上記指示コードとパラメータの併
せたバイト数である。転送バイト数が必要なのも、パラ
メータが可変長であるからである。第12図にも示してあ
るように、ロボツトのサーボボードには、１デバイス／
ワードであるならば、256個分のサーボモータ等のデバ
イスを駆動するに足りる通信エリアが確保されている。 第13図により制御を説明する。アプリケーシヨンプロ
グラムが例えば、“MOVE"等の命令を実行すると、イン
タプリタが解釈してOSに対してシステムコールを発生
し、マルチタスクOSが動作指示コードとパラメータを準
備して、割込みを各サーボボードに対して送出する。そ
こで、タスク側では、ステツプS200で、それらのコード
とパラメータとを、共有メモリ806内の所定の位置に格
納する。そして、ステツプS202で、その下位ボードに対
して、システムバス700を介して割込みをかける。ステ
ツプS204で、システムコールを行ない、タスクコントロ
ールボツクスの「I/O完了待フラグ」，「中断フラグ」
を“1"にマークして、待状態に入る。ステツプS212で、
割込みを受けた下位ブロツク側は、ステツプS214で、共
有メモリ806から動作指示コード、パラメータを取り出
して、ステツプS216で、その動作を実行する。そして、
ステツプS220で、メインブロツク701に対して、動作完
了の割込みをかける。この割込みを受けたメインブロツ
ク側では、マルチタスクOSが、このI/O完了割込みの原
因になつたタスクのタスクコントロールボツクスの「完
了フラグ」及び「中断フラグ」を“0"にする。こうし
て、当該タスクは再び実行可能状態におかれる。 また、I/Oブロツクに対しても、第12図に示されたの
と同じ領域が共有メモリ806内に確保されており、例え
ばロボツトタスクで、あるソレノイドを付勢するような
命令が実行されると、その被駆動素子がソレノイドであ
り、その制御はI/Oブロツク内にて行なわれるべきこと
をインタプリタが解釈して、第12図に示した動作支持コ
ード等を共有メモリ806内に準備して、OS820に対してシ
ステムコールを発し、すると、OS820はこのI/Oブロツク
に対して割込みをかける。その他の動作はサーボブロツ
クの場合と同じである。ストツカ、エレベータ、バツフ
ァ等のソレノイド等に対しても、同じI/Oブロツクボー
ドが使われる。 以上説明したように、このメインブロツクとその下位
の制御ブロツクとの間は、１つは第12図に示した毎き単
純化されたコマンドセツトによりインターフエースされ
る。しかも、各下位ブロツクにおけるサーボモータ等の
デバイスはその動作をコマンドとして極めて単純化でき
る。このことは次の重要な特徴を引き出す。即ち、ロボ
ツト，ストツカー等は、夫々が独自の機能を有し、その
動作は異なつている。これを従来のように、異なる機能
毎に異なる制御装置がその機能に対応した制御プログラ
ムをもつて制御していたのでは、機能が増える毎に、異
なる制御装置が必要となる。ところが、上記実施例で
は、先ず、ロボツトとストツカーとでは、機能が異なつ
ていても、それは制御のアルゴリズムが異なつているだ
けであり、そのアルゴリズムの違いをタスクの違いに吸
収させる。タスクの相違はプログラムの相違に過ぎな
い。そして、例えばロボツトとストツカーでは、アルゴ
リズムの相違を捨象すれば、サーボモータ，ソレノイド
等といつたデバイスの集合に過ぎないのであり、これら
のデバイスは上述したように単純な命令セツトでその動
作を表現できるから、下位制御ボードは、例えロボツト
とストツカー間でもほとんど差異がないことになる。ま
たメインブロツクは、サーボモータ等の被駆動素子の独
自性には影響を受けないから、プログラムが違うのみで
よく、これは単にメモリ容量の差に過ぎなくなる。即
に、メインブロツクでは、機能の増設をメモリ容量を増
やすのみで対応でき、下位の制御ブロツクでは、機能が
増えても同じ制御ボードを使用できるのであるから、大
変なコストダウンになるのである。 〈変形例〉 尚、上記実施例において、入出力装置18のポートは３
つを設定したが、１つでも、また４つ以上でも同じであ
る。また、入出力装置18の数も１つには限られず、例え
ば制御対象が10台ある場合は、効率を考えれば、２台以
上の入出力装置18を設置可能である。 また、上記実施例においては、制御対象が、１つのブ
ロツクとなり、それが１つのタスク、１つのボードに対
応しているが、１つのボード上にスペース的余裕があれ
ば、複数の制御ブロツクを搭載することも可能である。 更にまた、第13図の制御では、割込みを用いていた
が、割込みによらず、共有メモリの一部を使つたポーリ
ング方式によつても可能である。逆に、第13図の制御
で、共有メモリを使わずに、割込み発生と同時に、シス
テムバス700上に、動作指示コードとパラメータをメイ
ンブロツクのCPU805が載せてやり、それを下位の制御ブ
ロツクのマイクロプロセサが拾うという形式でも可能で
ある。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、下記の効果を得
ることができる。 ： 動作部が有する複数の被駆動素子は「所定の単純
動作のみを行う」ように予め設定されており、このよう
な被駆動素子を制御するのは動作部毎に設けられた下位
制御部により行われ、このような被駆動素子と下位制御
部とは、動作シーケンスプログラムと切換実行される動
作制御タスクを介して上位制御部に結びつけられる。こ
のために、個々の被駆動素子の動作は単純でも自動機全
体の動作は複雑な動作を実現でき、しかも、動作部の増
減は、被駆動素子の動作が単純動作であるが故に、上位
制御部への大きな影響を伴わないので、容易である。ま
た、被駆動素子に単純動作を設定することは、動作を被
駆動素子間で共通化を促すので、動作部の増減の容易性
は更に向上する。 ： 上位制御部は、動作シーケンスプログラムを解釈
した際に、その動作シーケンスプログラムに対応する動
作部の被駆動素子に単純動作させるのに必要な情報を共
有メモリに記憶させ、その後、実行する動作制御タスク
を切り換える。この切換により、上位制御部は当該動作
タスクから解放される。このとき、下位制御部は、共有
メモリに記憶された情報により、その被駆動素子の制御
が可能となる。このために、上位制御部のタスクからの
解放は、被駆動素子に単純動作のみが定義されているこ
とと共有メモリを用いていることとにより、効率化され
る。 ： 上位制御部は、切り換えられた動作制御タスクに
対応する動作部の被駆動素子が動作中であると判断され
る際には、さらに、実行すべき動作制御タスクを切り換
える。これにより、動作中のタスク、即に上位制御部に
よるサービスが不要なタスクは速やかにサービスを必要
とするタスクに切り替えられるので、上位制御部による
動作制御タスクへのサービスの効率化が図れる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明を実施した自動組立／供給装置の構成
図、 第２図は、第１図実施例装置における制御部内のボード
構成を示す図、 第３図は、入出力装置、メインブロツク、下位制御部ブ
ロツク間の接続を示す図、 第４図は、メインブロツクのCPU805のメモリ空間を示す
メモリマツプ図、 第５図は、マルチタスクにおけるプログラム階層図、 第６図は、各ブロツク間における情報の論理パスの接続
を示す図、 第７図は割り付けレジスタの構成を示す図、 第８図はタスクコントロールボツクスの構成を示す図、 第9A図，第9B図は入出力装置18を各タスク間で共有する
ための動作制御プログラムのフローチヤート、 第10図は、タスクからRSハンドラタスクへのデータ出力
制御のフローチヤート、 第11図，第13図は実施例の制御に係るプログラムのフロ
ーチヤート、 第12図はメインブロツクと下位制御ブロツクとのインタ
ーフエースデータのフオーマツトを示す図である。 図中、12……ロボツト、18……入出力装置、16……制御
ユニツト、22……バツフア、24……ストツカ、26……エ
レベータ、20……無人車、220……フインガー、66,68…
…分離部材、76……搬出機構、154……引き出し部、224
……組立台、700……システムバス、701……メインブロ
ツクボード、702〜705……サーボブロツクボード、706
……I/Oブロツクボード、802……インターフエース、80
3……ローカルメモリ、805……CPU、806……共有メモ
リ、808a,808b……サーボモータ、809a,809b……エンコ
ーダ、811……ソレノイドバルブ、812……センサ、823
……ロボツト用タスク、824……ストツカ用タスク、825
……エベータ用タスク、826……バツフア用タスク、821
……入出力装置用ハンドラタスク、820……マルチタス
クOSである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安原 正輝 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 谷田 武雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 笠井 省三 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−256406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−214910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−151775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−35017（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−13003（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．各々が所定の単純動作のみを行う複数の被駆動素子
   をそれぞれ有し、互いに独立した異なる動作を行うとこ
   ろの複数の動作部を具備する自動機の制御装置であつ
   て、 前記互いに独立した異なる動作にそれぞれ対応した複数
   の動作制御タスクを並列的に切り換えるとともに、前記
   動作制御タスクに伴う動作シーケンスプログラムを解釈
   する上位制御部と、 少なくとも前記複数の動作部に対応した数だけ設けられ
   た複数の下位制御部であつて、各々が、その下位制御部
   が受け持つ被駆動素子を制御してその被駆動素子に所定
   の単純動作を実行させる複数の下位制御部と、 前記上位制御部から発せられた動作命令実行のために必
   要な情報を記憶する共有メモリと、 前記上位制御部と、前記複数の下位制御部とを相互に通
   信可能に前記共有メモリに接続するバスとを有し、 前記上位制御部は、前記動作シーケンスプログラムを解
   釈した際に、該当する動作部が有する被駆動素子の単純
   化された動作実行のために必要な情報を前記共有メモリ
   に記憶させ、その後、実行する動作制御タスクを切り換
   え、切り換えられた動作制御タスクに対応する動作部が
   有する被駆動素子が動作中であると判断される際には、
   さらに、実行する動作制御タスクを切り換え、 前記下位制御部は、前記上位制御部から動作実行を指示
   された際に、前記共有メモリから前記情報を入力して動
   作実行を可能とすることを特徴とする自動機の制御装
   置。 ２．前記被駆動素子は、モータ，センサ，ソレノイドで
   ある事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自動
   機の制御装置。