JPH04226883A - ロボットを作動するための方法及びこのための装置 - Google Patents

ロボットを作動するための方法及びこのための装置

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JPH04226883A
JPH04226883A JP3189181A JP18918191A JPH04226883A JP H04226883 A JPH04226883 A JP H04226883A JP 3189181 A JP3189181 A JP 3189181A JP 18918191 A JP18918191 A JP 18918191A JP H04226883 A JPH04226883 A JP H04226883A
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JP
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robot
workpiece
position detector
operating
measuring
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JP3189181A
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Joachim Milbach
ヨアヒム・ミルバッハ
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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Publication date
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41815—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell
    • G05B19/4182—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell manipulators and conveyor only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0093—Programme-controlled manipulators co-operating with conveyor means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D65/00—Designing, manufacturing, e.g. assembling, facilitating disassembly, or structurally modifying motor vehicles or trailers, not otherwise provided for
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念に
記載の連続的に走行するベルトコンベヤにおけるロボッ
トを作動するための方法及びこの方法を実施する装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】連続的なベルトコンベヤ作業過程におい
ては作業員に事前又は事後に作業する可能性が与えられ
ると、これにより、例えば稀な特殊装備に起因して特に
大きい組立規模を有する乗用車を、問題となるような付
加的負担なしに仕上工程に組込むことができる。作業員
は、個々の車体における時間コストの増大を自身で補償
調整する。同様又は類似の作業方法はその他の領域にお
いても可能である。現在使用可能な組立技術により多く
の困難な作業をロボットにさせることができる。ロボッ
トは、寸法及び重量が大きいので定置で配置しなければ
ならない、すなわちベルトコンベヤ又は組立プラットフ
ォーム（スキッド）により担持されることはない。この
ためには、グリッパ等と一緒に定置の門形における複数
の軸で走行可能であるつりビームを有する門形ロボット
が適している。乗用車の組立にロボットを使用すること
はドイツ特許出願第３２４９４５４号明細書から公知で
ある。この場合、ベルトコンベヤの速度とロボットの速
度の整合は満足いくように解決されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ロボ
ットの速度とベルトコンベヤの速度との同期を改善する
方法及び装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、工作物又は
工作物担体に、工作物担体とともに移動される位置検出
器が結合され、位置検出器の位置がロボットの制御装置
に伝達されることにより解決される。
【０００５】本発明はいわゆるマスター−スレーブ構成
を提案する。この場合、軽量の位置検出器がほぼ力の作
用なしに工作物に結合され、工作物とともに移動される
。有利にはこのためには、請求項１０に記載のように別
個の担体軸の形の測定装置を設ける。この軸は、ロボッ
トを案内する”マスター”として動作する。この場合、
マスターシステムとスレーブロボットとの間の電子的連
動はロボット制御装置の中で比較的小さい計算量しか必
要としない、何故ならば工作物の絶対位置座標（ｎ）が
考慮されるからである。
【０００６】本発明の１つの別の有利な実施例では、電
子ロボット制御装置の閉ループ位置制御回路が位置目標
値到達の際に速度を零にセットすることにより生ずる搬
送速度に依存するひきずり誤差を阻止するために、工作
物の実際の位置座標の他に工作物の実際の搬送速度を求
める。
【０００７】信号処理時間を低減するために、位置座標
（ｎ）及び／又は実際の搬送速度をロボット電子制御装
置にロボットの動きの検出動作のその都度の最後のフェ
ーズで伝達すると有利である。特に特性量は、中央のロ
ボット制御装置を回避していわゆる微細補間クロック制
御されてロボット制御装置の閉ループ位置制御回路基板
に供給されると有利である。これにより、インターフェ
ースでとられるデータ伝送時間及び必要な場合もある目
標値加算にとられるデータ伝送時間が、補間クロック制
御されて動作するロボット制御装置を回避することによ
り最小化される。このために、搬送に同期されている作
動において実際の測定値（位置座標、搬送速度）が、微
細補間クロック制御されて搬送方向のための組立プログ
ラムの目標値に加算され、次いで、搬送方向に平行なロ
ボット軸の閉ループ位置制御回路に供給される。この迅
速な信号処理は、とりわけベルトコンベヤが速度変動す
る際にロボットを正確な位置で同期走行させるために重
要である。
【０００８】位置検出器は機械的に工作物に結合させる
ことができる。しかし、位置検出器を”センサ的に”工
作物に結合することもできる。このセンサ的結合は例え
ばガラススケール又は無接触形センサを用いて行うこと
もできる。これに対して、おそらくより簡単に形成する
ことができる機械的結合は、例えば弾性のスナップ機構
又は空圧装置による形状結合であり、又は力結合でも可
能である。これに関連して、本発明の１つの別の利点が
明らかになる。位置検出器の結合には比較的小さい力し
か必要でないので、位置検出器をロボット作業領域の直
接の近傍の中で工作物に結合することができる。これに
より、公差により生ずる誤差を最小化できる。
【０００９】本発明の１つの別の実施例では、動かされ
る工作物は、動かされるロボットの位置検出器の位置を
合致させる少なくとも１つの測定点を有する。搬送ベル
ト装置において、この測定点に対して相対的な、車体に
おける組立点がロボット中央制御装置に組立プログラム
作成の際に記憶される。組立プログラムを実行する際に
これらの座標は閉ループ位置制御回路基板に目標値とし
て供給され、位置検出器から到来する測定点の実際値位
置に加算される。これから実際の目標値位置が得られる
。この加算は閉ループ位置制御回路基板で行われる。 通常の閉ループ位置制御回路の動作ではこの新しい目標
値を目指してロボットは動く。
【００１０】ロボット及びベルトの速度を同期するため
にも、位置検出器が通報する値から、速度に依存する微
分値が形成され、付加的な位置目標値として閉ループ位
置制御回路基板で別の２つの値に加算される。又は速度
信号は、図３に対応してロボット軸の閉ループ位置制御
回路に供給される。微分値又は速度信号により速度設定
値は搬送ベルト速度に対応して発生される。これは必要
である、何故ならば通常の閉ループ位置制御回路は目標
位置到達の際に速度設定値零を電動機に供給するからで
ある。
【００１１】本方法を実施するための装置は、ロボット
の門形に又はロボットの支持部材に搬送方向に対して平
行に、工作物における測定点に達する位置検出器のため
の測定装置が設けられ、測定装置が測定条片又はエンド
レス走行測定ベルトであるこもあり、測定装置は、位置
検出器が測定点から離れると初期位置に戻ることができ
るように位置検出器のための駆動装置を有する。純粋に
センサ的な位置検出器も可能であり、この場合には機械
的軸は完全に不要である。この場合にはとりわけレーザ
センサ（例えばレーザ干渉計）が考慮される。位置検出
器はロボットの門形架空橋の走行装置を制御し、回転速
度計発電機を備えている。
【００１２】担体軸が固有の距離及び速度測定装置を有
する場合、測定装置の軸方向で所要の特性値（位置座標
、搬送速度）を簡単に求めることができる。この場合有
利にはロボット測定装置と同一の測定装置が用いられる
、何故ならばこれにより煩雑な換算動作を回避すること
ができるからである。この場合特に、すでに幾度かにわ
たり述べている、ロボット制御装置の閉ループ位置制御
回路基板を、ロボットが工作物に対しても相対的に走行
できるためにロボット制御装置の目標値が位置検出器の
担体軸のプリセット目標値に加算されるように構成する
ことが推奨される。
【００１３】これに関連して、走行可能な門形ロボット
を用いると特に有利である、何故ならばこの場合には実
質的に水平に動かされる工作物の搬送同期のためにはた
だ１つの軸が追従案内されるだけでよいからである。こ
れに対して、前述のように位置検出器又は付加的なセン
サにより検出されたその他の座標は、各工作物に対して
ただ１度だけ、すなわち作業動作の開始時にロボット制
御装置に伝達するだけでよい。
【００１４】搬送に同期されるロボット作動を中断して
も絶対距離情報のために同期作動を継続することができ
るように、位置検出器の情報を維持することが推奨され
る。このような中断の間にロボットは例えば工作物構成
部品を貯蔵場所から受取ることができる。
【００１５】マスター−スレーブシステムの利点は、１
．　　汎用性を有する、何故ならば門形ロボットと連動
して門形の運動動作が完全に維持され、位置検出器を任
意に形成することができ、結合装置が操作過程を制限し
ないからである。 ２．　　組立点の近傍で又は直接に組立点で位置検出が
できるために高い位置精度を有する。 ３．　　工作物搬送装置及びロボット門形に付加的な負
荷がかからない。 ４．　　ロボット装置及び工作物装置における全コスト
が小さい。 ５．　　迅速な信号処理（中央のロボット制御装置を回
避すること）により高い精度が得られる。
【００１６】
【実施例】図１は、矢印方向で連続的に走行するベルト
コンベヤ１の形の搬送装置を示し、この搬送装置の上に
は、スキッドと呼ばれるプラットフォーム２が設けられ
ている。プラットフォーム２により、仕上るべき乗用車
の車体３は種々の組立場ＡからＥを通って搬送される。 組立場Ｃではロボット４が作業員にとってかわっており
、ロボット４は、組立場Ｃでベルトコンベヤ１の上にあ
る車体に風防ガラスを嵌込む。図２、図４及び図５から
も分かる、グリッパ１２のためのつりビーム１０を有す
る門形架空橋８は長手方向支持桁材６の上を組立場Ｄへ
走行し、組立場Ｄで車体３の到来を待ち、車体３が近づ
くと搬送方向で加速される。
【００１７】図２に示されている機械的位置検出器の例
における組立工程においては位置検出器１４はベルトコ
ンベヤ１に比してより迅速又はより緩慢に動き、車体３
の測定点１３に追突し、その場所で結合される（例えば
クリック止め、又は主軸の駆動装置により車体３により
圧着される）。
【００１８】中央のロボット制御装置が信号を発すると
、閉ループ位置制御回路基板により位置検出器１４によ
り準備された値が読取られる。中央ロボット制御装置は
この時点からは、測定点に対して相対的に記憶されたよ
り大きい目標値位置のみを供給する。
【００１９】ロボット制御装置から到来する組立プログ
ラムに従ってロボットは測定点に対して相対的なロボッ
ト位置を目指して走行し、ロボットの仕事を処理する。 この際にプリセット目標値位置に対応して、ロボット４
は車体３に比してより迅速又はより緩慢に走行する。
【００２０】組立終了後に位置検出器は車体３から分離
され、戻されて留められる。閉ループ位置制御回路基板
は再び通常の作動に戻される。グリッパ１２を有するつ
りビーム１０は車体３の上に持上られるか、又は走行装
置１１により門形の橋桁８を介して脇へ動かされ、走行
装置１１は停止する。車体３はグリッパ１２及び位置検
出器１４を通過し、門形架空橋８及び位置検出器１４は
再び初期位置に戻り、次の組立作業のために準備される
。後面ガラスの嵌込の際に車体３はグリッパ１２及び位
置検出器１４を通過し、次いでグリッパ１２及び位置検
出器１４は車体３の領域の中に動かされる。
【００２１】図３は門形ロボットを制御するための閉ル
ープ制御回路を構成するための制御モデルを示す。図の
上部には目標値発生器３０が示され、目標値発生器３０
は所望のロボット運動を計画し、処理装置３１をを介し
て伝送する。この際に目標値は加算点ａを通って調整器
３２に（アルゴリズム）に供給される。
【００２２】図の下部には測定値検出装置４０が示され
、測定値検出装置４０は、時間に依存して変化するスキ
ッド位置を検出し、変換装置４１をを介して、電気的に
コンパチブルな信号に変換する。このようにして得られ
た信号は直接に実際値位置として取出される。スキッド
速度測定のために位置情報が微分素子４２で評価される
。このようにして得られた実際値速度は帰還されて門形
ロボットの実際値速度と結合される。スキッドの実際値
位置は、門形ロボット４の測定された実際値位置と比較
され、適当な調整アルゴリズムを介して合致される。 次いで機械装置５０が、実際値加速度ｘ、実際値位置ｙ
、実際値速度ｚを有する制御信号Ｍに応動する。
【００２３】この制御モデルは、車体３と門形ロボット
４との間のいわゆるマスター−スレーブ結合を形成する
。従って、計画されたロボット運動に、測定された速度
が重畳される。しかし実際には測定検出の際に、一方で
は測定値処理により他方では種々のインターフェースを
介しての信号伝送により遅延が生ずる。この図示されて
いる制御装置では測定値は、処理された形で無駄時間の
後に微細補間クロック制御されて実際の閉ループ制御回
路に供給され、門形の位置及び速度をスキッドの位置及
び速度と同期するために処理される。
【００２４】図４は、走行装置９と一緒に長手方向桁材
６の上を走行することができる門形架空橋８を支える、
長手方向桁材６及び横方向桁材７から形成されている門
形のための支持部材５を有する門形ロボット４を示す。 門形架空橋８の上を、図示されていないグリッパのため
の柱形持上装置１０が走行装置１１により走行できる。 前方の支持部材５と後方の支持部材５との間には測定条
片１５ａが設けられている。測定条片１５ａには位置検
出器１４が摺動可能に取付られている。位置検出器１４
はは測定点１３を介して車体３と接続され、測定条片１
５ａの上を摺動され、その際に走行装置９の速度は制御
される。組立作業の終了後に位置検出器１４は測定点１
３から離され、駆動装置１７により初期位置に戻される
。
【００２５】図５の実施例では位置検出器１４は、同様
に支持部材５に取付られており組立作業終了後に駆動装
置１７により初期位置に戻されるエンドレス走行測定ベ
ルト１５ｂに取付られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロボットを有する搬送装置の一部を切取って示
す平面図である。
【図２】位置検出器を有する門形ロボットの斜視図であ
る。
【図３】制御回路のブロック回路図である。
【図４】別の位置検出器を有する門形ロボットの斜視図
である。
【図５】別の位置検出器を有する門形ロボットの斜視図
である。
【符号の説明】
１　　ベルトコンベヤ ２　　プラットフォーム ３　　車体 ４　　ロボット ５　　支持部材 ６　　長手方向桁材 ７　　横方向桁材 ８　　門形架空橋 ９　　走行装置 １０　　つりビーム １１　　走行装置 １２　　グリッパ １３　　測定点 １４　　位置検出器 １５ａ　　測定条片 １５ｂ　　エンドレス走行測定ベルト １７　　駆動装置 ３０　　目標値発生器 ３１　　処理装置 ３２　　調整器 ４０　　測定値検出装置 ４１　　変換器 ４２　　微分素子 ５０　　機械装置

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ベルトコンベヤと一緒にそれぞれ１つ
    の組立場所の領域内を走行し、動いている工作物に作業
    し、大きい部品等を走行ベルトコンベヤの上で組立て、
    工作物加工作業の終了後に作業領域の始端に戻る、ロボ
    ットを作動するための方法において、工作物（３）に又
    は工作物担体に、工作物担体により移動される位置検出
    器（４）が結合され、その位置がロボット（４）の制御
    装置に伝達されることを特徴とするロボットを作動する
    ための方法。
  2. 【請求項２】　　前記位置検出器（１４）を用いて前記
    工作物（３）の実際の搬送速度が求められ、前記ロボッ
    ト（４）を制御する際に制御量として考慮されることを
    特徴とする請求項１に記載のロボットを作動するための
    方法。
  3. 【請求項３】　　ロボット電子制御装置の位置座標（ｎ
    ）及び／又は実際の搬送速度が、ロボットの動きを求め
    る際のその都度の最終フェーズで求められることを特徴
    とする請求項１又は請求項２に記載のロボットを作動す
    るための方法。
  4. 【請求項４】　　前記位置座標（ｎ）及び／又は前記実
    際の搬送速度が、ロボット中央制御装置を回避して微細
    補間クロック制御されてロボット制御装置の閉ループ位
    置制御回路基板に供給されることを特徴とする請求項３
    に記載のロボットを作動するための方法。
  5. 【請求項５】　　前記位置検出器（１４）が機械的に工
    作物（３）に結合されることを特徴とする請求項１から
    請求項４の１つの請求項に記載のロボットを作動するた
    めの方法。
  6. 【請求項６】　　前記位置検出器（１４）がセンサ的に
    前記工作物（３）に結合されていることを特徴とする請
    求項１から請求項４の１つの請求項に記載のロボットを
    作動するための方法。
  7. 【請求項７】　　前記位置検出器（１４）がロボット作
    業領域の近くで工作物（３）に結合されることを特徴と
    する請求項１から請求項６の１つの請求項に記載のロボ
    ットを作動するための方法。
  8. 【請求項８】　　前記ロボット（４）が、ロボット（４
    ）の位置検出器（１４）の位置が前記工作物（３）の前
    記測定点（１３）に合致するまでロボット（４）の作業
    場所（ＡとＥとの間のＣ）の始端で前もって加速される
    ことを特徴とする請求項１から請求項７の１つの請求項
    に記載のロボットを作動するための方法。
  9. 【請求項９】　　前もっての加速動作がセンサによりト
    リガされ、加速により得られる速度がベルトコンベヤ（
    １）の速度に一致しないことを特徴とする請求項８に記
    載のロボットを作動するための方法。
  10. 【請求項１０】　　ロボット（４）の門形（支持部材５
    ）に搬送方向に対して平行に、工作物（３）における測
    定点（１３）に達する位置検出器（１４）のための測定
    装置（１５）が設けられていることを特徴とする請求項
    １から請求項９の１つの請求項に記載のロボットを作動
    するための方法を実施する装置。
  11. 【請求項１１】　　前記測定装置（１５）が測定条片（
    １５ａ）であることを特徴とする請求項１０に記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】　　前記測定装置（１５）がエンドレス
    走行測定ベルト（１５ｂ）であることを特徴とする請求
    項１０に記載の装置。
  13. 【請求項１３】　　前記測定装置（１５）が前記位置検
    出器（１４）のための駆動装置（１７）を有することを
    特徴とする請求項１０に記載の装置。
  14. 【請求項１４】　　前記測定装置（１５）がタコメータ
    を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
  15. 【請求項１５】　　前記ロボット（４）が、複数の軸（
    ＸＹＺ）に沿って走行可能な門形ロボットとして構成さ
    れていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
JP3189181A 1990-07-03 1991-07-03 ロボットを作動するための方法及びこのための装置 Pending JPH04226883A (ja)

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DE4021330A DE4021330C2 (de) 1990-07-03 1990-07-03 Verfahren zum Betrieb eines Roboters und eine Vorrichtung dazu

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DE (1) DE4021330C2 (ja)
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