JPH0264713A - 自動作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は作業に対して、それぞれ役目を分担する複数個
の機械ユニットを有する自動作業装置に関するものであ
り、例えば夫々機械ユニットである一台の溶接用ロボッ
トとポジションとから成る自動作業装置である。

ポジションは溶接ロボットに対して、これが溶接作業を
しやすいようにワークの方向を変える働きをする。

（従来の技術〕 従来の自動作業は、特開昭５４−２４９０５号に示すよ
うに溶接ロボットとポジションとをひとつの制御装置で
制御することは公知である。しかし、従来の制御装置に
おいては、複数の機械ユニットをすべて動作プログラム
に従って動作するように制御するか、又は、すべて手動
操作に従って動作するように制御するもめたけであった
。

〔発明が解決しようとするＬ１題〕 上記従来技術は、１つの自動作業装置を構成している機
械ユニットを夫々分けて制御することに配慮しておらず
、機械ユニットが複数個存在する場合、機械ユニット毎
に作業プログラムによる動作と手動動作とを独立に指示
することは不可能であった。ユニットが１台でも作業プ
ログラムに従って動作している場合には、その他のユニ
ットを手動動作させることは不可能であった。このため
作業プログラムによる動作の前後に、ワークの取り付け
や取りずし等のため作業者による手動動作が必要な場合
には、作業プログラムの終了を待つ必要があり、作業全
体の能率がかならずしも向上できない場合があった。

本発明の目的は、複数台の機械ユニットを協調動作させ
たり協調動作を解除したりすることができ、協調を解除
された機械ユニットを、必要に応じて手動動作により独
自の作業を行うことができる作業能率の高い自動作業装
置を提供することにある。

〔！！題を解決するための手段〕

上記目的は以下のように構成することによって達成出来
る。すなわち、作業に対してそれぞれ役目を分担するｎ
＋１（但しｎは正の整数）個の機械ユニットを有するも
のに於いて、前記機械ユニットを手動動作させるための
少なくとも１つの手動装置と、前記手動装置に入力され
た操作に従って、前記機械ユニットの手動動作を指令す
る手動動作制御手段と、機械ユニットの複数を協調動作
させるための少なくとも１つの作業プログラムと、この
作業プログラムを解析して前記機械ユニットに動作を指
令する自動動作制御手段と、前記機械ユニットが、手動
動作制御手段あるいは自動動作制御手段のどちらから指
令を受けているかを示すユニット情報テーブルとで自動
作業装置を構成する。

機械ユニットの内訳は例えば１台の主作業ユニットと、
この主作業ユニットでの作業を手助けするために作動す
るｎ台の補助ユニットであり、統括指令プログラムは主
作業ユニットの作動指令と主作業ユニットと協調する補
助ユニットの動作指令を有している。

更には主作業ユニットは例えばロボットであり、補助ユ
ニットはワークを支持し、このワークを、ロボットで加
工をしやすいように配置するポジションである。

制御手段は、更に詳しくは以下のように構成することが
できる。すなわち、 （１）主作業ユニットおよび各補助ユニットに対して、
手動動作制御と自動動作制御のどちらがそのユニットを
占有して動作指令を発行するのかを示すユニット情報。

（２）作業プログラムを解析して、ユニットの占有命令
であった場合、前記ユニット情報を参照し、手動動作制
御に占有されていなければ、そのユニットの占有を登録
し、動作命令であった場合、前記ユニット情報を参照し
、そのユニットを占有していれば、そのユニットに対す
る動作指令を作成し、各動作実行部へ発行し、ユニット
の開放命令であった場合、前記ユニット情報にそのユニ
ットの開放する自動動作制御手段。

（３〉手動装置上に入力された手動操作を解析し下記の
機能を有する手動動作制御手段。

（ｉ）それが、ユニットの占有操作であれば、前記ユニ
ット情報を参照し、自動動作制御手段に占有されていな
ければ、そのユニットの占有を登録する。

（ｉ　ｉ）それが、手動操作であれば、前記ユニット情
報を参照し、そのユニットを占有していれば、そのユニ
ットに対する手動動作命令を発行する。

（ｉ　ｉ　ｉ）それが、ユニットの開放操作であれば、
前記ユニット情報にそのユニットの開放を登録する。

（４）主作業ユニットを占有している自動動作制御また
は手動動作制御からの動作指令を受けて主作業ユニット
が指令された経路で目標位置へ動作するように主作業ユ
ニットの各軸の位置サーボ指令を作成発行する主作業ユ
ニット動作制御手段。

（５）補助作業ユニットを占有している自動動作制御ま
たは手動動作制御からの動作指令を受けて、補助ユニッ
トが指令された経路で目標位置へ動作するように補助ユ
ニットの各軸の位置サーボ指令を作成発行する補助ユニ
ット動作制御手段。

（６）主作業ユニット及び補助ユニットの各軸筒に、位
置サーボ指令と現在位置フィードバック量とからサーボ
指令を出力する位置サーボ制御手段。

（７）主作業ユニットの軸群及び前記各補助ユニットに
、当該軸群内の全軸が位置決めすることを監視する位置
決め監視手段。

〔作用〕

作業プログラムの自動運転においては、自動動作制御部
が、作成済みの総括指令プログラムを解析し、下記のよ
うに作用する。

（ｉ）それが、ユニットの占有命令であれば、ユニット
情報を参照し、そのユニットが手動動作制御手段に占有
されていなければ、そのユニットの占有をユニット情報
に登録する。そのユニットが手動動作制御手段に占有さ
れている場合には、そのユニットが開放されるのを待つ
。

（ｉ　ｉ）それが、動作命令であれば、ユニット情報を
参照し、動作命令中に指定されたユニットを自動動作制
御が占有していれば、それらのユニットの動作指令を作
成し、該当するユニット制御部に渡す。ここで、動作指
令を発行したユニットの動作完了待ちが指定されていな
ければ、自動動作制御部は、続くプログラムの解析を進
める。動作命令中に指定されたユニットを自動動作制御
が占有していなければ、エラーを表示し、続くプログラ
ムの解析を中止する。

（ｉ　ｉ　ｉ）それが、ユニットの開放命令であれば、
ユニット情報を参照し、そのユニットを占有していれば
、そのユニットの開放をユニット情報に登録する。

なお、上記（１）の作用において、手動動作制御に占有
されているユニットの閏放待ちの状態で、そのユニット
が開放された場合には、下記のように作用する。

（ａ）そのユニットの自動動作制御による占有をユニッ
ト情報に登録する。

（ｂ）そのユニットの現在の位置を読み出し、作業プロ
グラム中に登録されているそのユニットの有るべき位置
へ動作する動作指令を作成し、そのユニットの制御部に
渡す、また、このときそのユニットの位置決め監視部を
起動する。

（Ｃ）上記位置決め監視部からの位置決め完了を待って
、続く作業プログラムの解析を続ける。

一方、手動動作制御部は、手動装置に入力された操作を
解析し、下記のように作用する。

（ｉ）それが、ユニットの占有操作であれば、ユニット
情報を参照し、そのユニットが自動動作制御手段に占有
されていなければ、そのユニットの占有をユニット情報
に登録する。そのユニットが、既に自動動作制御手段に
占有されている場合には、そのユニットの占有は登録し
ない。

（ｉ　ｉ）それが、手動操作であれば、ユニット情報を
参照し、指定されたユニットを手動動作制御が占有して
いれば、それらのユニットに対する手動動作指令を作成
し、該当するユニット制御部へ渡す、指定されたユニッ
トを手動動作制御が占有していなければ、それらのユニ
ットに対する手動動作指令の作成と発行は行なわない。

（ｉｊｉ）それが、ユニットの開放操作であれば、ユニ
ット情報を参照し、そのユニットを占有していれば、そ
のユニットの開放をユニット情報に登録する。

主作業ユニット制御部は、主作業ユニットを占有してい
る自動動作制御部または手動動作制御部からの動作指令
に従って、主作業ユニットが動作するように各軸の位置
サーボ指令を作成し、該当する位置サーボ制御部へ渡し
、目標位置サーボ指令発行時に主作業ユニットの位置決
め監視部を起動し、動作完了を待ってこれを自動運転制
御部または手動動作制御部に伝える。

補助ユニット制御部は、補助ユニットを占有している自
動動作制御部または手動動作制御部からの動作指令に従
って、補助ユニットが動作するように各軸の位置サーボ
指令を作成し、該当する位置サーボ制御部へ渡し、目標
位置サーボ指令発行時に該当する補助ユニットの位置決
め監視部を起動し、動作完了を待ってこれを自動運転制
御部または手動動作制御部に伝える。

作業プログラム解析部は、既発付動作の完了を待つこと
が必要になったり、それを作業プログラム上で指示され
た場合に、上記の各動作完了を待ち、作業プログラムの
実行と主作業ユニットや各補助ユニットの動作との同期
をとる。

以上の制御手段及び制御方法により、ある補助ユニット
と主作業ユニットとを協調動作させて作業を行なわせて
いる間に、他の補助ユニットを手動動作させて前作業の
後処理や次作業の前処理等を行うことが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図、第２図、第３図はいずれも本発明の一実施例で
あるロボット制御装置内の構成と制御対象を示す図であ
る。本実施例における制御対象は、主作業ユニットとし
ての６軸多関節ロボット１及び、付加軸各２軸で制御さ
れるポジショナ２（補助ユニット）が２台である。また
、ロボット制御装置は、ロボット１およびポジショナ２
の占有情報である付加軸グループ情報３、ロボット１及
び周辺装置１２に対する手動操作を入力する手動装置４
、手動装置４に入力された手動操作に従って動作指令を
作成する手動動作制御部５、ロボット１及びポジショナ
２の動作順序及び各位置データから構成される作業プロ
グラム６、作業プログラム６を解析してロボットアーム
動作指令１２及び指定付加軸グループ動作指令１３を作
成し各動作制御部に渡してその動作完了１６を待つ自動
動作制御部７、上記ロボットアーム動作指令１２を受け
て、ロボットアームが指令された経路で目標位置へ動作
するようにロボット各軸の位置サーボ指令１４ａを発行
するロボットアーム動作制御部８、上記指定付加軸グル
ープの各軸が指定される速度で動作するように各軸の（
ａ置す−ボ指令１４Ｃを作成発行する付加軸動作制御部
９群、ロボットアーム及び付加軸の各軸筒に、位置サー
ボ指令１４ａ〜１４ｃと現在位置フィードバック量１８
ａ〜１８ｃとからサーボ指令１７ａ〜１７ｃを出力する
位置サーボ制御部１０ａ〜１０ｃ群、ロボットアーム軸
群並びに前記付加軸グループ情報３で規定される軸グル
ープ毎に当該軸群内の各軸の全てが位置決めされること
を監視し、位置サーボ指令発行元へ位置決め完了信号１
５ａ〜１５ｃを発行する位置決め監視部　１１ａ−１ｉ
ｅ群から構成される。

次に本実施例の動作を図を用いて説明する。上述したよ
うに作業プログラム６の自動運転は、自動動作制御部７
が作業プログラム６を遂次または指定される順序で解析
し実行することにより行なわれるが、作業プログラム中
にロボットとポジショナとの同時動作が指定されていた
場合の情報及び信号の流れが、第１図及び第２図である
。

自動動作制御部７は、作成済みの総括指令プログラム６
を解析し、下記のように動作する。

（ｉ）それが、ユニットの占有命令であれば、ユニット
情報３を参照し、そのユニットが手動動作制御手段に占
有されていなければ、そのユニットの占有をユニット情
報３に登録する。そのユニットが手動動作制御手段に占
有されている場合には、そのユニットが開放されるのを
待つ。

（ｉｆ）それが、動作命令であれば、ユニット情報３を
参照し、動作命令中に指令されたユニットを自動動作制
御７が占有していれば、それらのユニットの動作指令１
２および１３を作成し、該当するユニット制御部８およ
び９に渡す。ここで、動作指令を発行したユニットの動
作完了待ちが指定されていなければ、自動動作制御部７
は、続くプログラムの解析を進める。動作命令中に指定
されたユニットを自動動作制御が占有していなければ、
エラーを手動装置４に表示し、続くプログラムの解析を
中止する。

（ｉｉｉ）それが、ユニットの開放命令であれば、ユニ
ット情報３を参照し、そのユニットを占有していれば、
そのユニットの開放をユニット情報３に登録する。

なお、上記（ｉ）の作用において、手動動作制御６に占
有されているユニットの開放待ちの状態で、そのユニッ
トが開放された場合には、下記のように動作する。

（ａ）そのユニットの自動動作制御７による占有をユニ
ット情ｆＦＪ３に登録する。

（ｂ）そのユニットの現在の位置を読み出し、作業プロ
グラム６中に登録されているそのユニットのあるべき位
置へ動作する動作指令を作成し、そのユニットの制御部
８または９に渡す、また、このときそのユニットの位置
決め監視部を起動する。

（ｃ）上記位置決め監視部からの位置決め完了を待って
、続く作業プログラム６の解析を続ける。

一方、手動動作制御部５は、手動装置４に入力された操
作を解析し、下記のように作用する。

（ｉ）それが、ユニットの占有操作であれば、ユニット
情報３を参照し、そのユニットが自動動作制御手段７に
占有されていなければ、そのユニットの占有をユニット
情報３に登録する。そのユニットが、既に自動動作制御
手段７に占有されている場合には、そのユニットの占有
は登録し゛ない。

（ｉ　ｉ）それが、手動操作であれば、ユニット情報３
を参照し、指定されたユニットを手動動作制御１５が占
有していれば、それらのユニットに対する手動動作指令
１５ａ〜１５ｃを作成し、該当するユニット制御部８〜
９へ渡す。指定されたユニットを手動動作制御５が占有
していなければ、それらのユニットに対する手動動作指
令の作成と発行は行なわない。

（ｉｉｉ）それが、ユニットの開放操作であれば、ユニ
ット情報３を参照し、そのユニットを占有していれば、
そのユニットの開放をユニット情報３に登録する。

主作業ユニット制御部８は、主作業ユニットを占有して
いる自動動作制御部７または手動動作制御部８からの動
作指令１２に従って、主作業ユニットが動作するように
各軸の位置サーボ指令を作成し、該当する位置サーボ制
御部１０ａへ渡し、目標位置サーボ指令発行時に主作業
ユニットの位置決め監視部１１ａを起動し、動作完了を
待ってこれを自動運転制御部７または手動動作制御部５
に伝える。

補助ユニット制御部９は、補助ユニットを占有している
自動動作制御部７または手動動作制御部５からの動作指
令に従って、補助ユニットが動作するように各軸の位置
サーボ指令１５ｂ−ｃを作成し、該当する位置サーボ制
御部１０ｂ−ｃへ渡し、目標位置サーボ指令発行時に該
当する補助ユニットの位置決め監視部１１ｂ−１ｉｅを
起動し、位置決め完了信号１５ｂ〜１５ｃを待ってこれ
を自動運転制御部７または手動動作制御部５に伝える。

自動動作制御部７は、既発行動作の完了を待つことが必
要になったり、それを作業プログラム６上で１示され！
ご場合に、上記の各動作完了を待ち、作業フログラムの
実行と主作業ユニットや各補助ユニ？トの動作との同期
をとる。

自動動作制御部によるユニットの占有と開放は作業プロ
グラムで指定されるものであり、指定に従って占有する
ユニットの絹み合わせは切り変えられるように構成され
る。第１図は、ロボットと左隣りのポジショナ２ｇを自
動動作制御部が占有し、右隣りの周辺装置２ｈは、手動
動作制御部が占有する場合の情報の流れであり、第２図
は逆に右隣りのポジショナ２ｈとロボットとを自動動作
制御部が占有し左隣りのポジショナ２ｇを手動動作制御
部が占有する場合である。なお、必ずしも付加軸グルー
プとロボットとが協調動作する必要はなく、第３図に示
すようにロボットが単独で動作し、ポジショナが全て手
動で動作する場合もある。

本実施例によれば、第４図のタイミングチャートに示す
ように、一方のポジショナとロボットとの間でロボット
作業、例えばアーク溶接を行なっている間に、他方のポ
ジショナを手動で動作させて、前作業動作の後作業及び
次作業動作の前作業を行うことが可能となり、第５図に
示す従来装置の場合に比べ作業タクトタイムの向上が実
現できる。なお第４図、第５図に於いて、グラフ折線上
の実線は主作業ユニット１、補助ユニットが勤いている
ことを示しており点線は停止していることを示している
。

第６図に本実施例における作業プログラム６の構造を示
す。作業プログラム６は、仮想的なロボット制御命令の
列により作業手順を示すプログラムコード部２０、ロボ
ットアーム手先の位置姿勢データの列からなるロボット
位置データ部２１、付加軸の各軸グループの位置データ
の列からなる付加軸グループ位置データ部２２．２３及
びこれら各データ部のサイズ・各種管理情報を格納する
管理データ部１９から構成される。また、上述の仮想的
なロボット制御命令は、命令の種類を表すオペコードと
、その命令を実行する上で必要な情報（オペランド）群
より構成され、命令の１つとして、ユニット占有命令、
ユニット開放命令、ロボット単独動作命令、付加軸単独
動作命令、ロボット・付加軸同時動作命令等が、規定さ
れている０作業プログラムの教示は、例えば、プログラ
ムコードの場合、ロボット制御装置のコンソールを用い
て、使用者にわかり易いロボット言語命令により入力さ
れ、前述の制御命令に変損されたのち蓄えられる。一方
、ロボット及び各付加軸グループの位置データは、これ
らを手動装置を用いて所望の位置まで手動で動かし、教
示指示操作を行うことにより当該軸群のその時点での位
置データを作業プログラムの指定された位置データエリ
アに格納することで行う。

第７図は、自動動作制御部のメイン処理のフローチャー
トである。

第８図は、自動動作側」部のユニット占有命令とユニッ
ト開放命令の処理のフローチャートである。

第９図は、自動動作制御部のロボット単独動作命令及び
ロボット付加軸協調動作命令の実行処理のフローチャー
トで、ロボット単独動作命令の場合は、第１０図（ａ）
に示すロボット単独動作指令を作成し、ロボットアーム
制御部へ発行する。

また、ロボットと付加軸の協調動作の場合、上記に加え
て第１０図（ｂ）に示す付加軸動作指令を作成し、付加
軸制御部へ発行する。

第１１図は、手動動作制御部のユニット占有操作とユニ
ット開放操作の処理のフローチャートである。

第１２図は、手動動作制御部の手動操作実行処理のフロ
ーチャートである。

第１３図は、ロボットアーム動作制御部の概略フローチ
ャートである。

第１４図は、付加軸動作制御部の概略フローチャートで
ある。

第１５図は、本実施例におけるハードウェアの一構成例
である。本ロボット制御装置は、システムの主たる制御
を行う主制御部ＭＣＰ　２７、各種入出力の管理・１ｌ
ＦＪｌａＦを行う人出力制！Ｆ部ｒＯＰ２８、ロボット
アーム各軸の位置サーボ処理等を行うサーボ制御部５Ｖ
ＰＩ　（２９）　、付加軸群のサーボ制御部５ＶＰ２　
（２９）　、主制御部２７と入出力制御部２８及び各種
入出力装置を結合するシステムバス１　（３０）及びこ
れらの間の共有データを格納する共有ＲＡＭＩ　（３２
）　、主制御部２７と各サーボ制御部２９を結合するシ
ステムバス２（３１＞及びこれらの間の共有データを格
納する共有ＲＡＭ２　（３３）、及び各軸のサーボアン
プ３５等によって構成される。なお、サーボアンプ３５
に接続されるサーボモータＭ３Ｇ及びパルスエンコーダ
ＰＥ３７は、ロボット本体及び周辺装置側に取り付けら
れている。また、各制御部は、マイクロプロセッサＭＰ
Ｕ、制御プログラム及び処理データを格納するＲＯＭ／
ＲＡＭ、システムバスとのインタフェースであるバスイ
ンタフェースＢＩＦ、及びサーボ回路とのインタフェー
スであるサーボインタフェース５ＶＩＦ等から構成され
る。（ＳＶＩＦは、サーボ制御部のみ必要）第１図に示
す各処理部のうち、手動動作ｖＩｉａ１１部５、作業プ
ログラム解析実行部７、ロボットアーム動作制御部８、
及び全ての付加軸動作制御部９は、主制御部ＭＣＰ　２
７上に配置され、ロボットアーム軸群用の位置サーボ制
御部１０及び位置決め監視部１１は、ロボット軸群用の
サーボ制御部５ＶＰＩ　（２９）に、付加軸群用の位置
サーボ制御部１０及び位置決め監視部１１は、全グルー
プのものが付加軸群用のサーボ制御部５ＶＰ２　（２９
）上に配置される。また、第１図におけるユニット情報
３は、共有ＲＡＭ！　（３２）及び共有ＲＡＭ２　（３
３）上に配置される。一方、作業プログラム６は、作成
後補助記憶３４に格納されており、自動運転の起動時、
それより共有ＲＡＭＩ　（３２）上にロードされ、解釈
実行される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、付加軸群制御対象となる補助ユニット
に従ってグループ化し、その付加軸グループ毎に主作業
ユニットとの協調動作又はこれとは独立した手動動作を
指定できるので、主作業ユニットと補助ユニットを協調
動作させて作業を行わせている間に、別の補助ユニット
を手動で動作させて独立に可能な作業を並列して遂行し
、作業タクトタイムを短縮できるという効果がある。

また、主作業ユニットの動作中に、作業者が、ワークの
取り付けや取りはすしのため補助ユニットに近づく場合
であっても、手動−操作により補助ユニ・ントを主作業
ユニットの動作範囲外に動かしてから作業することがで
きるため、作業の安全性が向上する。

さらに、主作業ユニットと協調動作していない補助ユニ
ットを駆動するためのサーボ回路および手動装置を付加
することなく上記の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は、本発明の一実施例を示すロ
ボット制御装置内の機能情報関連図及び制御対象を示す
図、第４図は、本発明の一実施例によりロボット作業を
実行した場合のタイミングチャート、第５図は、第４図
と同し作業を従来装置で実行した場合のタイミングチャ
ート、第６図は本発明の作業プログラムの一例を示す図
、第７図、第８図（ａ）、（ｂ）、第９図、第１１図（
ａ）、（ｂ）、第１２図、第１３図及び１４図は動作を
説明するのに用いるフローチャート図、第１０図（ａ）
、（ｂ）はプログラムの構成を示す図、第１５図は本発
明のハードウェア（構成の一例を示す図である。 ｌ・・・ロボット、２・・・周辺装置、３・・・ユニッ
ト情報、４・・・手動装置、５・・・手動動作制御部、
６・・・作業プログラム、７・・・自動動作制御部、８
・・・ロボットアーム動作制御部、９・・・付加軸動作
制御部、１０・・・位置サーボ制御部、１１・・・位置
決め監視部。 第　　７ 図 第 図 第 図 （α） ＜ｂ＞ 第 図 （ｂ） 開 衣 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、作業に対してそれぞれ役目を分担するｎ＋１（但し
   ｎは正の整数）個の機械ユニットを有するものに於いて
   、前記機械ユニットを手動動作させるための少なくとも
   １つの手動装置と、該手動装置に入力された手動操作に
   従って、前記機械ユニットの手動動作を指令する手動動
   作制御手段と、前記機械ユニットの複数を協調動作させ
   るための少なくとも１つの作業プログラムと、該作業プ
   ログラムを解析して前記機械ユニットに動作を指令する
   自動動作制御手段と、前記機械ユニットが前記手動動作
   制御手段あるいは自動動作制御手段のどちらから指令を
   受けているかを示すユニット情報テーブルとから成る自
   動作業装置。 ２、前記機械ユニットの内訳は１台の主作業ユニットと
   、該主作業ユニットでの作業を手助けするために作動す
   るｎ台の補助ユニットであることを特徴とする請求項第
   １項記載の自動作業装置。 ３、前記主作業ユニットはロボットであり、前記補助ユ
   ニットはワークを支持し、このワークを、前記ロボット
   で加工をしやすいように配置するポジションであること
   を特徴とする請求項第２項記載の自動作業装置。