JPH073987U - 走行ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行ロボットの作業ステーションにおける作
業精度の向上が可能な走行ロボットの構成と方法を低価
格なシステムで提供するとともに、その方法を利用した
簡便かつ実用的な原点復帰手段を提供すること。 【構成】 走行ロボットの案内レール３上の軌道走行部
２の駆動モータ５に連結されたロータリーエンコーダ６
とは別に、各作業ステーションに設けたＡＢＳリニアエ
ンコーダの検出値によって走行ロボットの作業座標を補
正するとともに、原点復帰の時にもその検出値を利用す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、複数の作業ステーションで位置決めを行い、工作機械のワークの着 脱やワークの搬送あるいは組立やパレタイジング等の作業を行う軌道走行部を有 する走行ロボットの作業精度の向上と原点復帰のレスポンス向上の技術に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

従来このような走行ロボットは、図１２に示すように、ロボットアーム１を軌 道走行部２に搭載し、案内レール３をガイドに軌道走行部２を移動位置決めして 構成されている。精度の高い位置決めを必要とする場合、案内レール３の軸方向 の駆動伝達手段としては、図１２のように駆動モータ５に連結された送りネジ４ による方法が最も一般的である。さらに、送りネジ４の代わりにベルトやチェー ンを用いることもある。他に駆動モータを軌道走行部２に搭載した構造として、 駆動モータからトルクを伝達される歯車が案内レール３に平行して設置されたラ ックレールに噛み合う構造等も知られている。

【０００３】 いずれの構造も駆動モータ５の後方に直結されたロータリーエンコーダ６によ って軌道走行部２の位置を検出しており、このロータリーエンコーダ６はアブソ リュート式とインクリメンタル式がある。

【０００４】 また、図１３に示すように案内レール３に平行に設置されたリニアスケール４ １を検出ヘッド４２に読み込むことで軌道走行部２の停止位置精度を向上させる 構造がある。このリニアスケール４１についてもアブソリュート式とインクリメ ンタル式がある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

図１２に示す従来の走行ロボットでは、頻繁に繰り返される案内レール３の軸 方向の運動によって、精度の高い送りネジ４を用いても熱膨張による送りネジ４ の伸縮が発生して各作業ステーション（以下作業ｓｔと記す）の停止位置が変化 する。さらにベルトやチェーンでは経時変化による伸び、ラックレールでは噛み 合う歯車との間に起こる摩耗やガタによるバックラッシュ等が生じるという問題 がある。これらの問題によって、精度の高い作業を作業ｓｔで行うことを目的に 高精度のロボットアーム１を軌道走行部２に搭載しても、作業点において教示さ れた位置、特に案内レール３の軸方向位置におけるロボットアーム１のハンド先 端の位置決め精度が良くない。

【０００６】 現実には、精度の高い作業を行うロボットアーム１は悪くとも１００μｍ、一 般的には数１０μｍの繰り返し位置決め精度を有するが、前記の問題によって数 ｍにわたる案内レール３上を走行する軌道走行部２は数１００μｍあるいは１ｍ ｍの繰り返し位置決め精度となる。これではロボットアーム１の精度を作業点に おいて発揮できないことは明白である。

【０００７】 上記の問題を解決する手段として先に述べた図１３に代表されるクローズド制 御方式や、軌道走行部２の駆動を高精度なリニアパルスモータでダイレクトに行 う方式も既に提案されているが、数ｍにわたる高精度で環境による変化の少ない リニアスケール４１やリニアパルスモータ採用することは、非常に高価なシステ ムとなり一般的な解決手段とは言えない。

【０００８】 また、走行ロボットに電源が供給されていない状態またはオーバートラベルを 起こしたときに代表されるアラーム状態から作業の復帰を行うと、各動作軸にア ブソリュートエンコーダを備えていない走行ロボットの作業制御部１３は現在位 置を見失っているために原点復帰動作を行う必要がある。特に走行ロボットの案 内レール３上の軌道走行部２は、数ｍにわたる案内レール３上を低速で原点復帰 する必要があるために、原点復帰動作に非常に時間がかかることがある。

【０００９】 本考案の目的は上記の問題を解決し、走行ロボットの作業ｓｔにおける作業精 度の向上が可能な走行ロボットを低価格なシステムで提供するとともに、その走 行ロボットを利用した簡便かつ迅速な原点復帰手段を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために本考案の走行ロボットは、ロボットアームを搭載 して案内レールをガイドに案内レールの軸方向に走行可能な軌道走行部を持ち、 軌道走行部を駆動する駆動モータとその駆動モータの回転角度を検出するロータ リーエンコーダと軌道走行部を移動させるための駆動伝達手段を備え、駆動モー タを制御する駆動制御部とロータリーエンコーダの信号を計数するロータリーエ ンコーダのカウンタと、プログラム記憶部に記憶された走行ロボットの作業手順 に従いロボットの位置決め指令と作業座標記憶部に記憶された作業位置の位置座 標とを前記駆動制御部に与える作業制御部と、前記軌道走行部が走行する案内レ ールと平行かつ各作業ｓｔで必要な作業領域の軌道走行部の座標検出が可能な長 さのアブソリュートリニアスケール（以下ＡＢＳリニアスケールと記す）と案内 レールの沿線の各作業ｓｔの作業ｓｔ基準のアブソリュート位置座標を取り込む ための前記ＡＢＳリニアスケールを検出する検出ヘッドで構成されたアブソリュ ートリニアエンコーダ（以下ＡＢＳリニアエンコーダと記す）を備え、検出ヘッ ドの読み取り信号を計数して前記作業制御部に各作業ｓｔ基準のアブソリュート 位置座標を与えるリニアエンコーダのカウンタを備えることで構成される。

【００１１】 また、走行ロボットの作業位置の位置座標の中で軌道走行部の位置座標につい ては、軌道走行部を駆動する駆動モータの回転角度を検出するロータリーエンコ ーダの検出値によって教示された位置座標（ロータリーエンコーダ基準の位置座 標）と該当する作業ｓｔのリニアエンコーダの検出値によって教示された位置座 標（作業ｓｔ基準の位置座標）の両者を作業座標記憶部に格納している。

【００１２】 さらに走行ロボットの作業が、駆動伝達機構のガタやバックラッシュの影響を 受けないために、軌道走行部を各作業ｓｔに対して固定するブレーキ機構を装備 する。

【００１３】 ロボットアームを制御する際は、ＡＢＳリニアエンコーダにより検出された軌 道走行部の位置座標と作業座標記憶部から作業制御部内に読み出された作業ｓｔ 基準の移動目標座標との差分を作業制御部により算出し、走行軌道部に搭載され たロボットアームの駆動制御を行うロボットアームの駆動制御部は、作業制御部 が前記差分をロボットアームの作業座標のオフセットとして扱った移動目標座標 によって位置決めを行う。

【００１４】 また、ステーションコードを案内レールに沿って設け、ステーションコードを 判別するためのステーション判別センサを軌道走行部に備え、ステーション判別 センサの信号を読み取り、各ステーションと走行ロボットの軌道走行部との位置 関係を作業制御部に伝えるステーションコード読取部を備えた。

【００１５】

【作用】

走行ロボットの作業位置の教示は教示操作部を用いて行い、特に軌道走行部の 位置座標については、軌道走行部を駆動する駆動モータの回転角度を検出するロ ータリーエンコーダの検出値（ロータリーエンコーダ基準の位置座標）と該当す る作業ｓｔのリニアエンコーダの検出値（作業ｓｔ基準の位置座標）の両者をほ ぼ同時に移動目標座標として作業座標記憶部に格納する。

【００１６】 作業座標記憶部の駆動モータに連結されたロータリーエンコーダ基準の移動目 標座標に基づいて走行ロボットの軌道走行部を目標とする作業ｓｔに移動させた 後に、作業制御部が、作業座標記憶部のロータリーエンコーダ基準の移動目標座 標と一対一の関係で予め教示されている目標の作業ｓｔ基準の軌道走行部の移動 目標座標と、この作業ｓｔに設けられた作業ｓｔ基準のアブソリュートリニアエ ンコーダにより検出された軌道走行部の位置座標を比較して、両者の差分の絶対 値が予め設定された範囲を越える場合は走行ロボットの案内レールの軸方向の座 標を差分の値だけ補正することで走行ロボットの位置決め精度を高める。

【００１７】 ここでの補正は軌道走行部を補正移動させる場合と、作業ｓｔ基準のアブソリ ュートリニアエンコーダの値を読み込む前に軌道走行部をブレーキ機構によって 固定してから搭載しているロボットアームの作業座標をオフセットして補正する 場合がある。

【００１８】 軌道走行部を補正移動させる場合は、作業制御部が補正量（作業制御部が算出 したＡＢＳリニアエンコーダにより検出された軌道走行部の位置座標と作業座標 記憶部から作業制御部内に読み出された作業ｓｔ基準の移動目標座標との差分） だけ軌道走行部の駆動制御部に移動量を与えて位置決め指令を発する。一方、ロ ボットアームの作業座標をオフセットして補正する場合は、作業制御部が補正量 だけオフセットしたロボットアームの作業座標をロボットアームの駆動制御部に 与えて位置決め指令を発する。

【００１９】 さらに、軌道走行部の駆動モータに連結されたロータリーエンコーダを用いて 、最も近い作業ｓｔまで低速で移動してその作業ｓｔのＡＢＳエンコーダで検出 される各作業ｓｔ基準の位置座標をロータリーエンコーダ基準の位置座標に変換 することで走行ロボットの軌道走行部の原点復帰は完了する。

【００２０】 最も近い作業ｓｔは、作業制御部が案内レールに沿って設けられたステーショ ンコードをステーション判別センサによって検出しステーションコード読取部を 経て受け取った信号を読み取り、各作業ｓｔと走行ロボットとの位置関係を比較 することで容易に判断することが出来る。

【００２１】

【実施例】

以下図面を用いながら本考案の実施例を示す。図１は、案内レール３をガイド に案内レール３の軸方向に走行可能なロボットアーム１を搭載した軌道走行部２ を持つ走行ロボットである。軌道走行部２は、それを駆動する駆動モータ５と駆 動モータ５の回転角度を検出するロータリーエンコーダ６とこの実施例では送り ネジ４を用いた駆動伝達手段によって案内レール３上を走行する。

【００２２】 本考案は走行ロボットによる高精度な作業を目的とする。そこでここで求めら れる走行ロボットの作業点における繰り返し位置決め精度は１００μｍ以内の必 要があり、一方でロボットアーム１単体の繰り返し位置決め精度は５０μｍ以内 、軌道走行部２の駆動伝達を行う送りネジ４はロータリーエンコーダ６と合わせ て繰り返し位置決め精度５０μｍが可能である。

【００２３】 しかし、鉄系で製造される送りネジ４が４ｍの長さであるとすると、１℃の温 度上昇で４０μｍの熱膨張が起こる。通常、軌道走行部２が頻繁に移動する場合 、送りネジ４は１０℃程度の温度上昇を伴い、単純に送りネジ４の軸端では４０ ０μｍの熱膨張がある。実際には、軌道走行部２の移動パターンに依存するため に、送りネジ４の温度分布は長さ方向で不均一であり、熱膨張の比例配分的な補 正は不可能である。

【００２４】 また、駆動伝達手段としてベルトやチェーン、あるいはラックとピニオン歯車 を使用した場合は、温度の影響以前に経時変化による伸び、ガタやバックラッシ ュのようなさらに繰り返し位置決め精度を悪化させる本質的な欠陥がある。つま り、ロータリーエンコーダ６の精度に関わらず、ロータリーエンコーダ６の検出 系の外にある軌道走行部２の実際の繰り返し位置決め精度は数１００μｍ以上の レベルであり、求められる走行ロボットの繰り返し位置決め精度を保証できない 。

【００２５】 さらに図１における実施例の説明を続ける。軌道走行部２は走行する案内レー ル３に平行に短いＡＢＳリニアスケール１１を備え、案内レール３の沿線の各作 業ｓｔにそれぞれ前記ＡＢＳリニアスケール１１を検出する検出ヘッド（図１で は、作業ｓｔを３カ所とし、それぞれに検出ヘッド１２ａ、検出ヘッド１２ｂ、 検出ヘッド１２ｃを設けている。本実施例の説明では検出ヘッドを特定しない場 合は検出ヘッド１２と呼ぶ）を設けてＡＢＳリニアエンコーダを構成している。

【００２６】 複数の作業ｓｔで位置決めを行い工作機械のワークの着脱やワークの搬送ある いは組立やパレタイジング等に用いる走行ロボットは、作業ｓｔ付近に停止して 軌道走行部２に搭載されたロボットアーム１によって作業を行う。従って、軌道 走行部２の位置決め精度の向上が望まれるのは、各作業ｓｔの中央付近に限られ ることは明かである。

【００２７】 従って前記軌道走行部２に設けたＡＢＳリニアスケール１１の長さは、走行ロ ボット各作業ｓｔで必要な作業領域を確保し得る最小限度の長さを持っている。 基本的に本考案の走行ロボットは、各作業ｓｔにおいて搭載しているロボットア ーム１の作業領域内で作業するため、ＡＢＳリニアスケール１１は軌道走行部２ の繰り返し位置決め精度の２倍程度の長さがあれば十分なはずである。本実施例 ではＡＢＳリニアスケール１１の設置の難易度を考慮して１０ｍｍの長さにすれ ば十分である。（極端に短い場合も設置が困難になる。）

【００２８】 また、各作業ｓｔで軌道走行部２を移動させてロボットアーム１の作業領域を 拡大する場合は、同一の作業ｓｔ内で軌道走行部２を移動させる距離の最大値を ＡＢＳリニアスケール１１の長さとして加えれば良い。しかし、ＡＢＳリニアス ケール１１は、案内レール３に対する平行出しや破損防止の観点からも不必要に 長くすべきではない。また、ＡＢＳリニアスケール１１の精度は他の構成要素と のバランスから１０μｍ程度でよい。

【００２９】 図２は本実施例の軌道走行部２の案内レール３の軸に直行する方向から示した 図である。検出ヘッド１２は作業ｓｔの作業対象を搭載している作業台７に設置 されて、走行ロボットの軌道走行部２あるいは案内レール３あるいは送りネジ４ と検出ヘッド１２は装置の設置面を除いて機械的な連結関係がない。

【００３０】 次に信号やデータの伝達経路について説明する。作業制御部１３は、プログラ ム記憶部１５に記憶された走行ロボットの作業手順に従い、ロボットの運動指令 と作業座標記憶部１４に記憶された作業位置の指令とを必要に応じて演算を加え 、軌道走行部２の駆動制御部１６とロボットアーム１の駆動制御部２０に与える 。教示操作部１９は、走行ロボットのプログラムデータや座標データの作成や修 正の入力を行い、作業制御部１３あるいは作業座標記憶部１４あるいはプログラ ム記憶部１５に与える。

【００３１】 前記軌道走行部２の駆動制御部１６は走行ロボットの軌道走行部２の駆動モー タ５を駆動する。駆動モータ５の回転角度を検出するロータリーエンコーダ６の 回転信号は、ロータリーエンコーダのカウンタ１７によって係数される。ロータ リーエンコーダのカウンタ１７は、移動完了信号やロータリーエンコーダ６の原 点信号あるいは積算したロータリーエンコーダ６基準の位置座標を軌道走行部２ の駆動制御部１６に送る。また、作業制御部１３は軌道走行部２の駆動制御部１ ６を介してロータリーエンコーダ６の値を読み取ることが出来る。

【００３２】 同様にロボットアーム１の駆動制御部２０はロボットアーム１の各軸の駆動モ ータを駆動する。ここでは図示を略したが、ロボットアーム１の各軸のエンコー ダの信号もそれぞれカウンタを介してロボットアーム１の駆動制御部２０にフィ ードバックされる。

【００３３】 一方、前記ＡＢＳリニアエンコーダを構成する検出ヘッド１２はＡＢＳリニア スケール１１のアブソリュート信号を読み取って各作業ステーション基準の位置 座標として作業制御部１３に送る。

【００３４】 次に本考案の走行ロボットの制御方法について説明する。予め教示操作部１９ によって走行ロボットの作業手順または作業位置の座標を作成または修正して、 作業手順はプログラム記憶部１５に、作業位置の座標は作業座標記憶部１４に格 納されている。

【００３５】 ある作業ｓｔにおける作業位置の軌道走行部の位置座標の教示に際しては、教 示操作部１９の操作により指定された作業位置の作業座標記憶部１４の所定のア ドレスに前記ロータリーエンコーダ６から読み取った座標をロータリーエンコー ダ６基準の座標として格納すると同時に、その作業ｓｔのＡＢＳリニアエンコー ダの検出ヘッド１２で読み取ったその作業ｓｔ基準の座標を並列に作業座標記憶 部１４に格納する。

【００３６】 走行ロボットはプログラム記憶部１５に記憶されている手順に従って作業を行 うが、ある手順によって作業ｓｔ間を移動した後に作業をする場合に関して説明 する。いま、仮に図１の作業ｓｔ．Ｃから作業ｓｔ．Ｂに移動して作業を行う手 順が発生したとする。

【００３７】 まず、作業制御部１３はプログラム記憶部１５から作業ｓｔ．Ｂのある作業位 置へ移動する手順を読み込む。次に作業制御部１３は、作業座標記憶部１４の前 記作業位置のロータリーエンコーダ６基準の作業座標を読みだし、走行ロボット を作業位置に移動させるための条件と前記ロータリーエンコーダ６基準の作業座 標を軌道走行部２の駆動制御部１６に対して与える。

【００３８】 軌道走行部２の駆動制御部１６はロータリーエンコーダのカウンタ１７の値が 所定の値に達し動作が完了するまで駆動モータ５を加減速制御する。それによっ て駆動モータ５は、駆動伝達手段である送りネジ４を介して走行ロボットの軌道 走行部２を目標とする作業ｓｔ．Ｂの作業位置へ移動させる。

【００３９】 作業制御部１３は、ロータリーエンコーダのカウンタ１７からの移動完了信号 によって目標の作業ｓｔ．ＢのＡＢＳリニアエンコーダの検出ヘッド１２ｂの値 をリニアエンコーダのカウンタ１８から読み込み、作業座標記憶部１４に記憶さ れている作業ｓｔ．Ｂ基準の座標と比較する。

【００４０】 作業制御部１３は、前記リニアエンコーダのカウンタ１８から読み込んだ値と 作業座標記憶部１４に記憶されている作業ｓｔ．Ｂ基準の座標の差分を演算して 、その差分が予め設定された軌道走行部２の移動分解能の範囲を越える場合は、 その差分だけ軌道走行部２の駆動制御部１６に軌道走行部２を移動させる移動指 令を与え、軌道走行部２の位置を補正する。

【００４１】 ここでもう一つの考案の実施例として、作業制御部１３は前記差分の位置補正 を軌道走行部２によらず、ロボットアーム１の各軸を案内レール３の軸方法に平 行に移動させるように制御する方法がある。つまり、作業制御部１３は、軌道走 行部２の位置決めが完了した後に、リニアエンコーダのカウンタ１８から読み込 んだ値と作業座標記憶部１４に記憶されている作業ｓｔ．Ｂ基準の座標の差分を 演算して、その差分が予め設定されたロボットアーム１の移動分解能の範囲を越 える場合は、走行ロボットの案内レールの軸方向の座標をその差分の値だけ補正 する。そして作業制御部１３は、走行ロボットが作業ｓｔ．Ｂにおいて作業を開 始するときに、作業座標を補正した値をロボットアーム１の駆動制御部２０に与 えることで走行ロボットの位置決め精度を高めることが出来る。

【００４２】 この方法によって走行ロボットの作業座標を補正すれば、前記ロータリーエン コーダ６の分解能が多少粗くても良いし、送りネジ４より精度が低く比較的安価 なベルトやチェーンなどの駆動伝達手段を用いることが出来る。

【００４３】 ここで作業制御部１３によって算出したＡＢＳリニアエンコーダにより検出さ れた軌道走行部の位置座標と作業座標記憶部１４から作業制御部１３内に読み出 された作業ｓｔ基準の移動目標座標との差分を、作業制御部１３が差分の判定に 用いるＡＢＳリニアエンコーダの分解能と実際に移動させる軌道走行部２または ロボットアーム１の移動分解能に変換する方法を具体的に説明する。

【００４４】 まず、作業制御部１３は、ＡＢＳリニアエンコーダの場合はＡＢＳリニアスケ ール１１と検出ヘッド１２とリニアエンコーダのカウンタ１８とによって決定さ れた最小分解能を、また軌道走行部２の場合はロータリーエンコーダ６とロータ リーエンコーダのカウンタ１７と送りネジ４のピッチとによって決定された最小 分解能を、走行ロボット固有のシステムパラメータとして持っている。

【００４５】 今、ＡＢＳリニアエンコーダの分解能をαμｍ、軌道走行部２の分解能をβμ ｍとした場合、常識的にα≦βである。このとき、ＡＢＳリニアエンコーダによ り検出された軌道走行部２の位置座標と作業制御部１３が作業座標記憶部１４か ら読み込んだ作業ｓｔ基準の移動目標座標との差分は、ＡＢＳリニアエンコーダ の分解能の整数倍でｎαと表せる。そこで作業制御部１３は、｜ｎα｜／βの値 を算出してその値を軌道走行部２の分解能に乗じた距離を軌道走行部の駆動制御 部１６に対して与えｎαの符合の方向に位置決め指令を発する。｜ｎα｜／βの 値の小数点以下については、切り捨て処理または四捨五入を行い整数化しておく ことは当然である。

【００４６】 一方、ロボットアーム１の案内レール３に平行な方向の分解能は、ロボットア ーム１の各関節の駆動伝達手段とその角度を検出する手段とそれらの累積に基づ いて決定され、ロボットアーム１のリンク構造によってはロボットアーム１の動 作範囲内の姿勢によって変動する。しかし、作業制御部１３は直交座標系で表現 される走行ロボットの座標系とロボットアーム１の各関節の移動量を整合するた めの現在位置座標（姿勢）から移動目標座標（姿勢）までの逆運動学的解析処理 を必ず行っている。その手法については公知であり、ここでは詳細を略す。

【００４７】 したがって走行ロボットの直交座標系の１軸を走行ロボットの案内レール３に 平行に設定して、作業制御部１３が前記差分をＡＢＳリニアエンコーダの分解能 αμｍから求められるロボットアーム１の案内レール方向の作業位置座標のオフ セット量として走行ロボットの直交座標系の単位に変換した後に、その値を現在 の軌道走行部２の位置で行うロボットアーム１の作業の各作業座標に加えること で、ＡＢＳリニアエンコーダの分解能とロボットアーム１の分解能の整合が行わ れ変換されたことになる。軌道走行部２による補正移動に関しても同様の考え方 で行うことが出来る。

【００４８】 さらにロータリーエンコーダ６基準の移動目標位置座標に基づいて走行ロボッ トの軌道走行部２を目標とする作業ｓｔ．Ｂに移動させた直後に、図３に示す軌 道走行部２に設けたブレーキシリンダ８とブレーキシュー９からなるブレーキ機 構によって軌道走行部２を案内レール３の軸方法に動かぬように固定してそれか ら、ロボットアーム１の座標補正された作業点への移動を行うことで、高精度で バックラッシュのない駆動伝達手段を用いる必要もなく確実に走行ロボットの作 業ハンドの作業位置の精度を高めることが出来る。

【００４９】 このようにして走行ロボットの目標作業位置に対する位置の補正が完了した後 に、作業制御部１３は、ロータリーエンコーダ６の値をロータリーエンコーダの カウンタ１７を介して読み込み、その値を作業座標記憶部１４の前記作業位置の 所定のアドレスに再書き込みしてフィードバックしておく考え方もある。

【００５０】 次に走行ロボットの軌道走行部２の原点復帰に関する実施例を図１を用いて示 す。作業制御部１３から原点復帰の指令を受けた軌道走行部２の駆動制御部１６ は駆動モータ５を制御し、駆動モータ５の駆動により軌道走行部２は低速で走行 を開始する。低速で走行する方向は、図１の右端のオーバートラベルが検出され ていない限り作業ｓｔ．Ｃの方向（右方向）へ走行するように定めているが、も ちろん左端のオーバートラベルが検出されていない限り作業ｓｔ．Ａの方向（左 方向）に走行するルールを採用しても全く構わない。

【００５１】 そして低速で走行を始めた走行ロボットの軌道走行部２に備えているＡＢＳリ ニアスケール１１をいずれかの作業ｓｔに備えている検出ヘッド１２が検知した 時点で、リニアエンコーダのカウンタ１８は作業制御部１３にある作業ｓｔに到 着したことを伝え、作業制御部１３は軌道走行部２の駆動制御部１６に対して軌 道走行部２の停止を指令する。

【００５２】 作業制御部１３は、軌道走行部２が停止した後にリニアエンコーダのカウンタ １８を介していずれの作業ｓｔの検出ヘッド１２がＡＢＳリニアスケール１１の 検出信号を発したのか判断して、どの作業ｓｔの位置座標に走行ロボットの軌道 走行部２が停止しているかを特定する。

【００５３】 さらに作業制御部１３は、リニアエンコーダのカウンタ１８よりＡＢＳリニア エンコーダの示す現在位置の座標を読み込む。そして軌道走行部２が停止してい る作業ｓｔにおける任意の作業位置の案内レール方向の作業ｓｔ基準の座標を作 業座標記憶部１４から作業制御部１３に読み込み、現在位置の座標と前記作業座 標記憶部１４から読み込んだ座標との差分を求め、その差分を距離に換算する。

【００５４】 次に作業制御部１３は、作業座標記憶部１４に格納された前記の作業位置のロ ータリーエンコーダ６基準の座標を取り込み、先に算出した距離を加算すること で、現在の軌道走行部２が停止している案内レール３上の位置をロータリーエン コーダ６基準の座標で得ることが出来る。この時点で、本考案の走行ロボットの 軌道走行部２の原点復帰作業は終了し、以後、把握した現在位置座標から次の作 業に入ることが出来る。

【００５５】 原点復帰の必要が発生したときに既にいずれかの作業ｓｔに備えられたＡＢＳ リニアエンコーダの領域内にあるときには、直ちにＡＢＳリニアエンコーダの値 を読み取りロータリーエンコーダ６基準の位置座標に変換して走行ロボットの軌 道走行部２のロータリーエンコーダ６基準の現在位置を得ることは言うまでもな い。

【００５６】 さらにもう一つの原点復帰方法を図４と図５と図６を用いて説明する。図１か ら図３までの構成と異なる箇所は、案内レール３に沿って設けられた複数のステ ーションコード２２（以下ｓｔコードと記す）を判別するためのステーション判 別センサ２１（以下ｓｔ判別センサと記す）を軌道走行部２に備え、そのｓｔ判 別センサ２１の信号を読み取り作業制御部１３へ各作業ｓｔと走行ロボットの位 置関係を伝えるステーションコード読取部２３（以下ｓｔコード読取部と記す） を備えていることである。

【００５７】 ｓｔ判別センサ２１はリミットスイッチでも良いがここでは反射式の光学式セ ンサを使用した例を示す。本実施例では図５に示すように３個のセンサを並列に 配置して４ビットのｓｔコード２２を検出できるようにしている。図５のｓｔコ ード２２は、ｓｔコード２２の左端のビットのみをｓｔ判別センサ２１は感知し 、ｓｔコード２２の左端のビットを除いた右側のビットをｓｔ判別センサ２１は 感知しないような並びになっている。

【００５８】 図４に示す３箇所の作業ｓｔを持つ走行ロボットでは図６に示すように４ビッ トのｓｔコード２２を割り付けることが出来る。すなわち走行ロボットの軌道走 行部２が作業ｓｔ．Ａより図４紙面上左側にいるオーバートラベル状態でｓｔ判 別センサ２１がｓｔコード２２を読み込むとｓｔコードｂｉｔ１からｂｉｔ４ま で全て感知せずその状態を（０，０，０，０）と表現すると、以下作業ｓｔ．Ａ の領域が（１，０，０，０）、作業ｓｔ．Ａと作業ｓｔ．Ｂの間の区間で作業ｓ ｔ．Ａ寄りが（１，１，０，０）、作業ｓｔ．Ａと作業ｓｔ．Ｂの間の区間で作 業ｓｔ．Ｂ寄りが（０，１，０，０）、作業ｓｔ．Ｂの領域が（０，１，１，０ ）、作業ｓｔ．Ｂと作業ｓｔ．Ｃの間の区間で作業ｓｔ．Ｂ寄りが（１，１，１ ，０）、作業ｓｔ．Ｂと作業ｓｔ．Ｃの間の区間で作業ｓｔ．Ｃ寄りが（１，０ ，１，０）、作業ｓｔ．Ｃの領域が（０，０，１，０）、作業ｓｔ．Ｃより右側 のオーバートラベルの領域が（１，１，１，１）と示せる。

【００５９】 作業制御部１３は、原点復帰指令が発生した時点で前記ｓｔコード２２をｓｔ 判別センサ２１とｓｔコード読取部２３を介して読み込み、案内レール３上の軌 道走行部２の大まかな位置を知り、最も近い作業ｓｔを選択して軌道走行部２を その作業ｓｔまで低速で移動させるべく軌道走行部２の駆動制御部１６に動作指 令を与える。以下、軌道走行部２が作業ｓｔに到達してからＡＢＳリニアエンコ ーダの値によって走行ロボットの軌道走行部２の位置座標を確定する方法は先に 述べたとおりである。

【００６０】 この結果、軌道走行部２の位置を検出するロータリーエンコーダ６が高価なア ブソリュートエンコーダを用いなくても、迅速な原点復帰が可能になるとともに 、作業制御部１３が全く軌道走行部２の現在位置を見失うことがなく、少なくと も案内レール３上のおおよその位置が把握できる。

【００６１】 図７はＡＢＳリニアエンコーダの検出ヘッド３２を走行ロボットの軌道走行部 ２に設置して案内レール３の沿線の各作業ｓｔにそれぞれＡＢＳリニアスケール （図７では、作業ｓｔを３カ所とし、それぞれにＡＢＳリニアスケール３１ａ、 ＡＢＳリニアスケール３１ｂ、ＡＢＳリニアスケール３１ｃを設けている。本実 施例の説明ではＡＢＳリニアスケールを特定しない場合にはＡＢＳリニアスケー ル３１と呼ぶ）を取り付けた実施例である。

【００６２】 この各作業ｓｔのＡＢＳリニアスケール３１の長さは、走行ロボット各作業ｓ ｔで必要な作業領域を確保し得る最小限度の長さを持っている。基本的に本考案 の走行ロボットは、各作業ｓｔにおいて搭載しているロボットアーム１の作業領 域内で作業するため、それぞれのＡＢＳリニアスケール３１は軌道走行部２の繰 り返し位置決め精度の２倍程度の長さがあれば十分なはずである。本実施例では ＡＢＳリニアスケール３１の設置の難易度を考慮して１０ｍｍの長さにすれば十 分である。（極端に短い場合も設置が困難になる。）

【００６３】 また、各作業ｓｔで軌道走行部２を移動させてロボットアーム１の作業領域を 拡大する場合は、同一の作業ｓｔ内で軌道走行部２を移動させる距離の最大値を ＡＢＳリニアスケール３１の長さとして加えれば良い。ＡＢＳリニアスケール３ １は、案内レール３に対する平行出しや破損防止の観点からも不必要に長くすべ きではない。

【００６４】 図８は本実施例の軌道走行部２の案内レール３の軸に直行する方向から示した 図である。ＡＢＳリニアスケール３１は作業ｓｔの作業対象を搭載している作業 台７に設置されて、走行ロボットの軌道走行部２あるいは案内レール３あるいは 送りネジ４と検出ヘッド３２とは装置の設置面を除いて機械的な連結関係がない 。

【００６５】 図９は図７と図８に示した走行ロボットにおいて、軌道走行部２を案内レール ３の軸方向に動かぬように固定するためのブレーキシリンダ８とブレーキシュー ９からなるブレーキ機構を示す。

【００６６】 図７から図９の構成の走行ロボットの軌道走行部２の作業位置補正に関する制 御の方法は、図１から図３の構成の走行ロボットの軌道走行部２の作業位置補正 の方法と同様である。

【００６７】 しかし、図７におけるロータリーエンコーダ６がインクリメンタル式である場 合には、作業制御部１３は、軌道走行部２の原点復帰のための低速移動の最中に 前記検出ヘッド１２がいずれかの作業ｓｔに設置されたＡＢＳリニアスケール１ １をよぎっても各作業ｓｔのＡＢＳリニアスケール１１がそれぞれ検出ヘッド１ ２で判別可能な符合で識別できない限り、図１に示した実施例のように検出した ＡＢＳリニアスケール１１を特定できない。

【００６８】 図１０と図１１は図７から図９の構成の走行ロボットの軌道走行部２にｓｔコ ード２２を読み込むためのｓｔ判別センサ２１を備えた実施例である。この場合 の原点復帰の方法は、図４から図６を用いて説明した方法と同様である。

【００６９】 なお本考案に実施例は、すべて案内レール３上に軌道走行部２が走行可能に載 せられており、また軌道走行部２の上にロボットアーム１が搭載されているが、 本考案が案内レールを上方に持ってくる吊り下げ型の走行ロボットに関しても全 く同様な効果を生じることは明白である。

【００７０】 また、本考案では少しでも走行ロボットの構成価格を低くするために軌道走行 部２の駆動モータ５に連結されたロータリーエンコーダ６をインクリメンタル式 のものとして原点復帰の制御方法を提案したが、電源投入直後に軌道走行部２の 位置を知るためにアブソリュート式のロータリーエンコーダを用いても、走行ロ ボットの位置精度を高めるための走行ロボットの制御方法に関する基本的な効果 に変化はない。

【００７１】

【考案の効果】

本考案によれば、作業座標記憶部の駆動モータに連結されたロータリーエンコ ーダ基準の移動目標座標に基づいて走行ロボットの軌道走行部を目標とする作業 ｓｔに移動させた後に、作業制御部が作業座標記憶部のロータリーエンコーダ基 準の移動目標座標と一対一の関係で予め教示されている目標の作業ｓｔ基準の移 動目標座標と、この作業ｓｔに設けられた作業ｓｔ基準のアブソリュートリニア エンコーダの位置座標を比較して、両者の差分の絶対値が予め設定された範囲を 越える場合は走行ロボットの案内レールの軸方向の座標を差分の値だけ補正する ので、軌道走行部の駆動系に高価で精度の高い機構を用いることなく走行ロボッ トの位置決め精度を高めることが可能になる。

【００７２】 さらに、軌道走行部の駆動モータに連結されたロータリーエンコーダは安価な インクリメンタル式のエンコーダを用いても、最も近い作業ｓｔまで低速で移動 してその作業ｓｔのＡＢＳエンコーダで検出される各作業ｓｔ基準の位置座標を ロータリーエンコーダ基準の位置座標に変換することで走行ロボットの軌道走行 部の原点復帰は短時間で完了する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例を示す構成図である。

【図２】図１の実施例の側面図である。

【図３】図１と図２の実施例にブレーキ機構を加えた第
２の実施例の側面図である。

【図４】図１と図２の実施例にｓｔ判別センサとｓｔコ
ードを加えた第３の実施例を示す構成図である。

【図５】図４の実施例の側面図である。

【図６】図４の実施例のｓｔコードの割り付けの一実施
例を示すｓｔコード割り付け図である。

【図７】本考案の第４の実施例を示す構成図である。

【図８】図７の実施例の側面図である。

【図９】図７と図８の実施例にブレーキ機構を加えた第
５の実施例を示す側面図である。

【図１０】図７と図８の実施例にｓｔ判別センサとｓｔ
コードを加えた第６の実施例を示す構成図である。

【図１１】図１０の実施例の側面図である。

【図１２】従来例の走行ロボットを示す構成図である。

【図１３】別の従来例の走行ロボットを示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ ロボットアーム ２ 軌道走行部 ３ 案内レール ４ 送りネジ ５ 駆動モータ ６ ロータリーエンコーダ ７ 作業台 ８ ブレーキシリンダ ９ ブレーキシュー １１ ＡＢＳリニアスケール １２ 検出ヘッド １２ａ 検出ヘッド １２ｂ 検出ヘッド １２ｃ 検出ヘッド １３ 作業制御部 １４ 作業座標記憶部 ２１ ｓｔ判別センサ ２２ ｓｔコード ３１ ＡＢＳリニアスケール ３１ａ ＡＢＳリニアスケール ３１ｂ ＡＢＳリニアスケール ３１ｃ ＡＢＳリニアスケール ３２ 検出ヘッド

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｇ 9323−3Ｈ 3/12 ３０２ 9179−3Ｈ

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 案内レールをガイドに案内レールの軸方
   向に走行可能な軌道走行部を持つ走行ロボットで、軌道
   走行部を駆動する駆動モータと駆動モータの回転角度を
   検出するロータリーエンコーダと軌道走行部を移動させ
   るための駆動伝達手段を備え、駆動モータを制御する駆
   動制御部とロータリーエンコーダの信号を計数するロー
   タリーエンコーダのカウンタと、軌道走行部を駆動する
   駆動モータに対し軌道走行部の位置決め指令を発する作
   業制御部で構成された走行ロボットにおいて、前記軌道
   走行部が走行する案内レールと平行かつ各作業ステーシ
   ョンで必要な作業領域の軌道走行部の座標検出が可能な
   長さのアブソリュートリニアスケールを軌道走行部に取
   り付けるとともに案内レールの沿線の各作業ステーショ
   ンにそれぞれ前記アブソリュートリニアスケールを検出
   する検出ヘッドを設けてアブソリュートリニアエンコー
   ダを構成し、これらの検出ヘッドの読み取り信号を計数
   して前記作業制御部に各作業ステーション基準の位置座
   標を与えるリニアエンコーダのカウンタを備えたことを
   特徴とする走行ロボット。
2. 【請求項２】 案内レールをガイドに案内レールの軸方
   向に走行可能なロボットアームを搭載した軌道走行部を
   持つ走行ロボットで、前記軌道走行部を各作業ステーシ
   ョンに対して固定するブレーキ機構を備えたことを特徴
   とする請求項１に記載の走行ロボット。
3. 【請求項３】 案内レールをガイドに案内レールの軸方
   向に走行可能なロボットアームを搭載した軌道走行部を
   持つ走行ロボットで、案内レールに沿って設けられた複
   数のステーションコードを判別するためのステーション
   判別センサを軌道走行部に備え、ステーション判別セン
   サの信号を読み取り、各ステーションと走行ロボットの
   位置関係を作業制御部へ伝えるステーションコード読取
   部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の走行ロボ
   ット。
4. 【請求項４】 案内レールをガイドに案内レールの軸方
   向に走行可能な軌道走行部を持つ走行ロボットで、軌道
   走行部を駆動する駆動モータと駆動モータの回転角度を
   検出するロータリーエンコーダと軌道走行部を移動させ
   るための駆動伝達手段を備え、駆動モータを制御する駆
   動制御部とロータリーエンコーダの信号を計数するロー
   タリーエンコーダのカウンタと、軌道走行部を駆動する
   駆動モータに対し軌道走行部の位置決め指令を発する作
   業制御部で構成された走行ロボットにおいて、前記軌道
   走行部が走行する案内レールと平行かつ各作業ステーシ
   ョンで必要な作業領域の軌道走行部の座標検出が可能な
   長さのアブソリュートリニアスケールを案内レールの沿
   線の各作業ステーションに取り付けるとともに軌道走行
   部には前記アブソリュートリニアスケールを検出する検
   出ヘッドを設けてアブソリュートリニアエンコーダを構
   成し、この検出ヘッドの読み取り信号を計数して前記作
   業制御部に各作業ステーション基準の位置座標を与える
   リニアエンコーダのカウンタを備えたことを特徴とする
   走行ロボット。
5. 【請求項５】 案内レールをガイドに案内レールの軸方
   向に走行可能なロボットアームを搭載した軌道走行部を
   持つ走行ロボットで、前記軌道走行部を作業ステーショ
   ンに対して固定するブレーキ機構を備えたことを特徴と
   する請求項４に記載の走行ロボット。
6. 【請求項６】 案内レールをガイドに案内レールの軸方
   向に走行可能なロボットアームを搭載した軌道走行部を
   持つ走行ロボットで、案内レールに沿って設けられた複
   数のステーションコードを判別するためのステーション
   判別センサを軌道走行部に備え、ステーション判別セン
   サの信号を読み取り、各ステーションと走行ロボットの
   位置関係を作業制御部へ伝えるステーションコード読取
   部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の走行ロボ
   ット。
7. 【請求項７】 前記走行ロボットはロボットアーム駆動
   制御部により制御されるロボットアームを搭載してお
   り、前記作業制御部は、前記アブソリュートリニアエン
   コーダにより検出された軌道走行部の位置座標と作業制
   御部が軌道走行部の駆動制御部に対して発した位置決め
   指令の移動目標座標との差を算出し、算出された差でロ
   ボットアームの作業座標をオフセットしてロボットアー
   ムの駆動制御部に位置決め指令を発することを特徴にし
   た請求項１または請求項４に記載の走行ロボット。