JP3745661B6 - ロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣ工作機械等にロボットと共に併設されて使用されるトレーチェンジャーの制御方法およびその制御装置に関する。さらに詳しくは、ＮＣ工作機械等に素材等をトレーを交換しながら搬出入させる動作をロボット側の制御系にトレーチェンジャーのプログラムを入力することにより行うトレーチェンジャーの制御方法およびその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トレーチェンジャーは、ＮＣ工作機械等に接続され、素材を整列収納しているトレー内の複数の素材をＮＣ工作機械等に順次効率良く供給し、その動作をロボット等と組み合わせ制御しているものである。トレーチェンジャーによる場合、素材はトレーと共に搬入され、トレーと共に搬出される。このトレーとＮＣ工作機械との受け渡しをロボットによって行う。
【０００３】
このロボットは、トレーチェンジャーと一体的に最初から付随して製作される場合と、使用する側の都合により後でロボットを付加し一体化させる場合がある。さらに詳述すると、トレーが所定位置に位置決めされた後、ロボットがトレー上の素材等を順次あるいは選択的に受け取りＮＣ工作機械に取り付ける。加工された加工物は同様にロボットによりＮＣ工作機械から外されて搬出され、前記トレーと位置の異なる受け入れ側のトレーに載せられる。ＮＣ工作機械とロボットとの受け渡しは、直接の場合と間接的の場合がある。
【０００４】
トレーは多段積みになっているので、トレーが加工物で満杯になると空のトレーに変更され、満杯のトレーは回収される。トレーチェンジャーの基本動作はこのようになっているが、素材や加工物の種類が変わると、それに対応してプログラムの制御内容は異なってくる。最初から特定のロボットが付随する場合は、制御のためのプログラム言語等は同じにすることができるが、トレーチェンジャーとロボットを後で一体化させなければならない場合は、プログラム言語等が異なると、動作、インターフェース仕様など信号の授受をスムースにするための調整が必要である。
【０００５】
このため、トレーチェンジャーとロボットの製造メーカーが異なる場合に、トレーチェンジャー側とロボット側とで調整のための打ち合わせを要していた。また、一体化してユーザーに納入された後、追加等の仕様が生じた場合も同様な手続きが必要である。このようなことは、作業向上につながるものとは言えず、ダブルワークともなり、非能率的である。従って、どのようなロボットにも対応できる簡素化された制御系が要望されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような技術的背景に基づいてなされたものであり、次のような目的を達成する。本発明の目的は、どのようなロボットにトレーチェンジャーを取り付けても、制御系が簡素化されるように構成されたロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法およびその制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法は、ロボットを制御するためのロボット制御装置を備えたロボット制御系に組み込まれるトレーチェンジャーの制御方法であって、前記トレーチェンジャーの出荷前に、前記トレーチェンジャー制御機器を検査用の制御装置に接続して前記トレーチェンジャーの動作を検査するステップと、前記トレーチェンジャー内の制御対象であるトレーチェンジャー制御機器を前記ロボット制御装置に接続するステップと、前記トレーチェンジャー制御機器を制御するためのトレーチェンジャー制御プログラムを前記ロボット制御装置に入力するステップと、前記トレーチェンジャーの動作を前記ロボット制御装置の前記トレーチェンジャー制御プログラムにより制御するステップとを有する。そして、前記トレーチェンジャー制御プログラムは、手動操作モードの場合は前記トレーチェンジャーの自動運転を行うタスクを停止し、自動運転モードの場合は前記トレーチェンジャーの手動操作を行うタスクを停止するステップを含むものである。
【０００９】
また、上記のロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法において、前記ロボット制御装置の操作装置または外部操作装置の操作により、前記トレーチェンジャー制御プログラムを手動操作モードまたは自動運転モードで呼び出すステップを有することが好ましい。
【００１０】
また、上記のロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法において、前記トレーチェンジャー制御プログラムは、複数の前記トレーチェンジャーを制御することが可能なものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１は本発明を適用するトレーチェンジャー１の全体構成を示した外観図である。この発明を理解するためにトレーチェンジャー１の構造を説明する。トレーチェンジャー１は、ＮＣ工作機械等に取り付けられ（図示せず）、ワーク交換を自動的に行い工作機械の作業能率を向上させるために開発されたもので、最近はロボットと付随した形態のものが多くなっている。
【００１４】
トレーチェンジャー１の本体２は箱型のフレームをなし、アングル材、板金材等で構成されている。この本体２内にトレー３を昇降させるためのアーム昇降部４が設けられ、このアーム昇降部４にトレー３を水平方向（Ｘ軸）に移動させるためのアーム走行部５が設けられている。トレー３はアーム６によって受け渡しされ、アーム昇降部４とアーム走行部５はモータ、シリンダ等を有しており（図示せず）、トレーチェンジャー１の制御機器を構成している。
【００１５】
また、このトレーチェンジャー１の本体２内には、トレー３の受け台を構成するトレーポート７があり、複数のトレー３を受け収納するようになっている。このトレーポート７は、トレー３を運搬するためのベーシックユニットとして構成されているもので、油圧式昇降テーブル型運搬車を進入させることができる。このトレーポート７は２セット設けられ、１つは、作業前の素材等を収納したトレー３のためであり（例えば図１の左側）、他方は作業後完成した加工物等を収納したトレー３のためのものである（図１の右側）。
【００１６】
この複数のトレー３を扱う場合に、トレーポート７にチェーン式とローラ式のトレーバッファを設ける場合もある。図１の左側はチェーン式のトレーバッファ８を設けた例である。このトレーチェンジャー１の本体２上には、単軸のローダ９（ロボット）が取り付けられている。このローダ９は、上方に持ち上げられたトレー３上の素材等を前後方向（Ｙ軸）に移動させるものである。
【００１７】
トレーチェンジャー１の基本構成は以上のようになっているが、取り付ける相手工作機械等の仕様によって、トレーチェンジャー１の既存機能の一部が省かれたり、追加されることもある。また、搬出入されるトレー３の向きによって本体２の形態は変わり、その一例として図２に示すのは、正面から出入りさせ（Ａ側から）トレー３をコ字状に搬出入させるタイプの例であるが、図３に示すのは、側面方向（Ｂ側から）から２つのトレーポート７に跨って直線的にトレー３を搬出入させるタイプの例である。
【００１８】
図４は、トレー３の搬出入の動作方向を模式的に示したものである。左側のトレー３の素材が全てロボットにより、工作機械側に供給され空になると、空になったトレー３は右側に移され、加工物を受け収納するトレーになる。あるいは加工物用のトレーと交換される。さらに詳述すると、搬入側（左側）にある積層トレーの最上段にトレーアームが下降しトレーを検出、把持する。
【００１９】
次にトレーアームが上昇端で右へピッチ動作し、直交するローダと平面を形成し、ハンドによるワーク処理を行いながら、搬出側へ移動する。処理済みのトレーは搬出側（右側）に下降し、開放される。このときもトレーの着地を検出して停止する。再度、搬入側（左側）に戻り、次のトレーを準備する。これを繰り返す。本実施の形態においては、ロボットの一形態としてローダ９を設置した形態のトレーチェンジャー１を説明したが、相手工作機械によっては複雑な搬出入動作を要求されることがあり、最近は通常使用されている汎用のロボットを取り付けることが多い。このため、異なる制御上の接続を要し、制御言語等接続に伴う異なる制御形態のものを調整しながら統一を図って接続し一体化させている。
【００２０】
次にロボットについて説明する。この実施の形態のロボット（ローダ９）は、ハンドリングロボットで、工作機械等に隣接されワークの供給、取り出しを行うものである。ロボットの形態は色々な形態があり、基本的な構成は公知であるので詳細説明は省略する。このロボットにワークの個数が多い場合にトレーチェンジャーを付して工作機械に取り付けられる。
【００２１】
本発明はロボットとトレーチェンジャー１の接続に関わるもので、制御上の煩わしさを解消し簡素化したものである。即ち、トレーチェンジャー１の制御形態を相手ロボットの制御系に全面的に合わせる方法を採用した。これは、トレーチェンジャー１の制御形態がほ々一定であるのに対して、ロボット側の制御形態は種々多様化しているので、ロボット側の制御形態に合わせる方が、工作機械等に取り付ける場合に効率的であるからである。
【００２２】
従って、制御については、ロボット側とトレーチェンジャー側の重複する部分が省かれ制御形態は簡素化する。制御装置を外しモーター等のトレーチェンジャー制御機器１５を含むトレーチェンジャー１の制御回路をロボット側の制御系の回路に接続させ、ソフトウェアに該当するトレーチェンジャー１のトレーチェンジャー制御プログラム１６（ライブラリとも称す。このライブラリは、自動／手動モード以外のモード、例えば半自動等のモードに対しても適用される。）をロボット側の制御系に組み込む。トレーチェンジャー１の制御装置としては、制御機器を制御する専用の制御盤は有しない。手動操作用の操作盤のみである。
【００２３】
ロボットの操作装置１２からトレーチェンジャー制御プログラム１６をロボット制御系に入出力させ、ロボット側の言語形態に合わせる。結果的にロボット制御プログラムメモリ１０と同様の制御形態にして、ロボットの中央制御装置１１（ＣＰＵともいう）でトレーチェンジャー１の動作も制御する。この制御形態を示すのが図５のロボット制御系ブロック図である。従来のロボット制御形態は、ロボットを動作させるロボット制御機器１７、即ち３次元方向にアームを動作させるロボットであれば、３つの駆動モータを、ロボット制御プログラムメモリ１０に従う位置制御を行い駆動し、中央制御装置１１を介して制御している。
【００２４】
これをキーボード、ＣＲＴ等を含む端末機器、即ち操作装置１２からロボットに関わるデータを入出力させる。ＲＯＭは、システムプログラム等を記憶し、ＲＡＭは、各データを一時的に記憶するメモリ１３であり、予め入力されている位置データ等の情報を記憶している。またこれらのデータの一部は外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して外部記憶手段１４に取り出すこともできる。
【００２５】
また、例えば、ＲＳ２３２Ｃインターフェースを介すると、データ伝達の通信手段により、パソコン等に接続が可能となる。このような既存のロボット制御形態にトレーチェンジャー１の制御形態を組み込んだのが前述の図５のロボット制御系ブロック図である。組み込まれたトレーチェンジャー１の動作はロボットの制御形態で制御される。
【００２６】
この組み込みは、ロボット制御のタスクを利用する。信号はバスにより双方向に流れるので、ロボットと同じように操作装置１２によってトレーチェンジャーに関わるデータを入出力させトレーチェンジャー１を操作することができる。また、外部記憶手段にトレーチェンジャー１関係のデータを取り出すことも可能である。
【００２７】
図６は、トレーチェンジャー１の制御形態をロボットの制御形態に組む運用形態の例を示した図で、トレーチェンジャー１のハード部分、即ち、本体等の構造物およびトレーチェンジャー制御機器をユーザー等の相手先にトラック１８等で別に納入し即座にロボットと結合させる。トレーチェンジャーとロボットとの本体同士の機構上の結合に加え、制御系においても配線処理を行う。この配線に伴う接続は、公知の省配線システムを適用するので短時間に処置することができる。
【００２８】
この省配線システムは、従来のように入出力機器の増減に伴う制御盤の配線工事は必要なく、このシステムの信号伝達は、シリアル通信に変換され流れているため、配線は簡素化されている。結果的に通信と動力電源線の接続だけで機能する。本発明の特徴は、切り離された制御形態のものをハードでなくソフトの状態で相手と結合させる点にある。即ち、トレーチェンジャーのトレーチェンジャー制御プログラム１６を相手制御装置に直接組み込んでしまうことにある。例えばインターネット１９を利用すれば、相手が遠く離れていても、相手側がトレーチェンジャー１の情報を受取さえすれば、ロボットの制御形態に組み込むことにより、トレーチェンジャー側の人が介在することなく早く設備機械を立ち上げることができる。
【００２９】
また、出荷前においては、トレーチェンジャー１を出荷確認用のダミー制御盤２０で相手設備に取り付けた状態と同じ状況を再現してチェックを行うので、制御盤がトレーチェンジャー１に付随しなくても据え付けに支障はない。検査が終われば、コネクタ２１を外し、据え付けのとき相手制御盤に取り付けるだけの処置で済む。さらに、追加機能が生じた場合も、ソフトで対応が可能なので、追加の制御プログラムを相手に支給すれば、相手はそのソフトを再度組み込むことにより今まで通り処置することができ、場合によっては、相手独自でプログラム内容を変えることも可能である。
【００３０】
次にフローチャートについて説明する。図７から図９は、トレーチェンジャーを操作するための流れ図で、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）の一部を示しており、本発明の特徴となっている。重要なことは、異なる制御形態を一体化させるには、安全面を充分に考慮しなければならないことである。本制御においては、図７に示すように、トレーチェンジャー制御プログラムの手動操作モードと自動運転モードの切り替えを確実にするようにしている。
【００３１】
ステップ１０１で、手動操作モードか否か判断し、手動操作モードであることが確認されると、手動操作中に自動運転がなされないようにステップ１０２で自動タスクを停止させる。自動タスクの停止が確認されてステップ１０３で手動タスクが起動し、手動操作を行う。ステップ１０４で手動操作が終了すると、元に戻り手動操作の有無の選択操作を繰り返す。また、ステップ１０５で自動運転モードが確認されると、ステップ１０６で手動タスクを停止させステップ１０７で自動タスクを起動させる。ステップ１０８で自動運転の終了となれば、元の状態に戻る。異なる手動操作については、その都度安全を確認して操作する。トレーチェンジャー１は制御盤はないが、操作盤はＰＬＣに付随して設けられているので、手動操作の場合は、トレーチェンジャー１の操作盤によって操作を行う。
【００３２】
図８は手動タスクの場合で、ステップ２０１で手動操作の対象をデスプレイ画面で選択し、ステップ２０２でインターロックの有無を確認し、手動操作のインターロックが解除されていれば、ステップ２０３で選択したアーム横移動処理の動作を可能とし、手動操作をして例えばトラブルのあったトレー３を正常にしてトレーチェンジャー１を最適な状態にする操作を行う。ステップ２０４で動作が完了すると元に戻る。次のアーム下降処理の操作を行う場合は、インターロックの解除をその都度確認しながら作業を進める。実際の手動操作は、トレーチェンジャー１に備え付けられた操作盤によってトレーの状態を目視しながら行う。これら操作は、ロボット付属の操作パネル、例えばテイーチングペンダントなどを汎用的に使用することも可能であるが、本実施形態では、ロボットの入出力／通信機能などによる外部操作装置で行うようにしている。
【００３３】
図９は、自動タスクの場合で、ステップ３０１で自動起動指示をデスプレイ画面で行い自動運転画面として、ステップ３０２、３０３のようにアーム横移動処理、アーム下降処理を自動的に行う。動作が完了した時点（ステップ３０４，ステップ３０５）で次の処理の動作を行うようにしている。このようにシリアルに動作を繰り返し選択された自動運転のサイクルを終了する（ステップ３０６）。
【００３４】
このようにして、トレーチェンジャー単独による制御と同様に、ロボット制御系に組み込まれても単独と同じように安全を確保し、安全運転を重視した制御系としている。手動操作の場合は、図示していないがロボット側は当然のことながら工作機械側の方もトレーチェンジャー１に及ぼす自動運転は行えないようにしている。以上事例として、トレーチェンジャーをロボットの制御系に組み込むことで説明したが、トレーチェンジャーの形態は実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ロボット制御系にトレーチェンジャーの制御を組み込むようにしてロボットと同じ制御系で据え付けの作業を簡素化することができた。その結果、納入期間が短縮でき、安全が確保されコストを削減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、トレーチェンジャーの全体構成を示す外観図である。
【図２】図２は、トレーを正面から搬出入する形式のトレーチェンジャーを示す外観図である。
【図３】図３は、トレーを側面から搬出入する形式のトレーチェンジャーを示す外観図である。
【図４】図４は、トレーの搬出入方向を示す説明図である。
【図５】図５は、トレーチェンジャーを含むロボット制御系のブロック図である。
【図６】図６は、トレーチェンジャーをロボットに取り付ける状態を模式的に示した説明図である。
【図７】図７は、手動操作モードと自動運転モードの切り替えを示すフローチャート図である。
【図８】図８は、手動操作モードによる操作状況を示すフローチャート図である。
【図９】図９は、自動運転モードによる運転状況を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１…トレーチェンジャー
２…本体
３…トレー
８…ローダ
９…ロボット制御機器
１０…ロボット制御プログラムメモリ
１１…中央制御装置
１２…操作装置
１５…トレーチェンジャー制御機器
１６…トレーチェンジャー制御プログラムメモリ

Claims (3)

1. ロボットを制御するためのロボット制御装置を備えたロボット制御系に組み込まれるトレーチェンジャーの制御方法であって、
   前記トレーチェンジャーの出荷前に、前記トレーチェンジャー制御機器を検査用の制御装置に接続して前記トレーチェンジャーの動作を検査するステップと、
   前記トレーチェンジャー内の制御対象であるトレーチェンジャー制御機器を前記ロボット制御装置に接続するステップと、
   前記トレーチェンジャー制御機器を制御するためのトレーチェンジャー制御プログラムを前記ロボット制御装置に入力するステップと、
   前記トレーチェンジャーの動作を前記ロボット制御装置の前記トレーチェンジャー制御プログラムにより制御するステップとを有し、
   前記トレーチェンジャー制御プログラムは、手動操作モードの場合は前記トレーチェンジャーの自動運転を行うタスクを停止し、自動運転モードの場合は前記トレーチェンジャーの手動操作を行うタスクを停止するステップを含むものであるロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法。
2. 請求項１に記載のロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法において、
   前記ロボット制御装置の操作装置または外部操作装置の操作により、前記トレーチェンジャー制御プログラムを手動操作モードまたは自動運転モードで呼び出すステップを有するロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法。
3. 請求項１，２のいずれか１項に記載のロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法において、
   前記トレーチェンジャー制御プログラムは、複数の前記トレーチェンジャーを制御することが可能なものであるロボット制御系トレーチェンジャーの制御方法。

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