WO2022118704A1 - 生産システム - Google Patents

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work
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航 宮▲崎▼
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ファナック株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02—Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39102—Manipulator cooperating with conveyor

Definitions

  • the present invention relates to a production system.
  • a production system including a work transfer device for transporting a work, a robot, and a robot moving device for moving the robot along the work transfer device is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the robot moving device moves the robot at the same speed as the work in synchronization with the transfer of the work.
  • the robot performs a predetermined work on the work while following the work.
  • the robot has a predetermined movable range in which it can work on the work. Therefore, the robot moving device needs to move the robot so that the position of the work with respect to the robot does not exceed the operable range of the robot when the robot is made to follow the work being conveyed.
  • the work transfer speed is measured in a predetermined cycle.
  • the robot moving device moves the robot at a speed corresponding to the transport speed of the work based on the measured value of the transport speed of the work. Therefore, the position of the work with respect to the robot does not exceed the operable range of the robot during normal operation.
  • One aspect of the present disclosure includes a work transfer device for transporting a work, a robot, and a robot moving device for moving the robot, and when the work is transported by the work transport device, the robot moving device is provided.
  • This is a production system in which the robot is moved according to the method, and the robot performs work while following the work. While the robot is moving following the work, the position of the work with respect to the robot is determined.
  • the determination unit for determining whether or not the robot has exceeded the workable range for the work, and the determination unit determine that the position of the work with respect to the robot has exceeded the operable range for the robot.
  • the position of the work is corrected by controlling the drive of at least one of the work transfer device and the robot moving device so that the position of the work with respect to the robot falls within the operable range of the robot. It is a production system having a position correction unit.
  • the production system 1 includes a work transfer device 2 for transporting a work W, a robot 3, and a robot moving device 4 for moving the robot 3.
  • the work W is a work object of the robot 3.
  • the work transfer device 2 and the robot moving device 4 form a production line in the production system 1.
  • the work transfer device 2 is, for example, a conveyor, and is driven and controlled by the system control device 10 shown in FIG.
  • the work transfer device 2 linearly moves the work W placed on the upper surface along the Dw1-Dw2 direction.
  • the work transfer device 2 can transfer the work W in both the Dw1 direction (forward direction) and the Dw2 direction (reverse direction).
  • the position of the work W on the work transfer device 2 is detected by the work position detection unit 5 shown in FIG.
  • the work position detection unit 5 is configured by, for example, a linear encoder.
  • the position information of the work W detected by the work position detection unit 5 is output to the system control device 10.
  • the system control device 10 measures the transport speed of the work W from the position information of the work W for each predetermined cycle time.
  • the robot 3 is driven and controlled by the robot control device 30 shown in FIG.
  • the robot 3 is, for example, a vertical articulated robot having a plurality of movable parts.
  • the robot 3 has a hand portion 32 at the tip of the arm portion 31 for performing a predetermined work on the work W.
  • the robot 3 freely moves the hand unit 32 by performing a turning operation and an expansion / contraction operation of the arm unit 31 on the robot moving device 4.
  • the camera 33 shown in FIG. 2 is attached to the hand portion 32.
  • the image data captured by the camera 33 is sent to the robot control device 30.
  • the robot control device 30 provides visual feedback based on the image captured by the camera 33.
  • the robot control device 30 performs pattern matching using the model taught in a workable posture, controls the robot 3, and operates the robot 3 so that the detection result approaches the model position at the time of teaching. ..
  • the robot 3 performs a predetermined work on the work W by the hand unit 32 within a predetermined operable range.
  • the robot moving device 4 is driven and controlled by the system control device 10.
  • the robot moving device 4 moves the robot 3 mounted on the upper surface linearly along a rail (not shown) along the Dr1-Dr2 direction, for example.
  • the robot moving device 4 moves the robot 3 at a speed corresponding to the transport speed of the work W measured by the system control device 10.
  • the Dr1-Dr2 direction is, for example, a direction parallel to the Dw1-Dw2 direction, which is the transport direction of the work W described above.
  • the robot moving device 4 can move the robot 3 in both the Dr1 direction (forward direction) and the Dr2 direction (reverse direction).
  • the position of the robot 3 on the robot moving device 4 is detected by the robot position detecting unit 6 shown in FIG.
  • the robot position detection unit 6 is configured by, for example, a linear encoder.
  • the position information of the robot 3 detected by the robot position detection unit 6 is output to the system control device 10.
  • the system control device 10 shown in FIGS. 2 and 3 controls the overall operation of the production system 1.
  • the system control device 10 drives the work transfer device 2 to transfer the work W in the Dw1 direction at a predetermined speed.
  • the system control device 10 drives the robot moving device 4 to move the robot 3 in the Dr1 direction along the same direction as the work W.
  • the robot moving device 4 moves the robot 3 at a speed corresponding to the transport speed of the work W so that the position of the work W with respect to the robot 3 continues to be arranged within a predetermined operable range of the robot 3.
  • the system control device 10 drives the robot 3 via the robot control device 30 while the robot 3 is moving. As a result, the robot 3 performs a predetermined work on the work W by the hand unit 32 while moving following the work W.
  • the system control device 10 includes a work transfer device drive unit 11, a robot moving device drive unit 12, a determination unit 13, and a position correction unit 14.
  • the work transfer device drive unit 11 drives the work transfer device 2.
  • the robot moving device driving unit 12 drives the robot moving device 4.
  • the determination unit 13 inputs the work position detected by the work position detection unit 5 and the robot position detected by the robot position detection unit 6 when the robot 3 is moving following the work W.
  • the determination unit 13 has information in a predetermined operable range in which the robot 3 can work on the work W in advance in a storage unit or the like (not shown).
  • the information on the operable range is, specifically, information on how far the work W can operate with respect to the robot 3, for example.
  • This operable range is usually set to a range narrower than the limit range in which the robot 3 is completely inoperable in consideration of work stability.
  • the determination unit 13 measures the relative position between the work W and the robot 3 from the input work position and the robot position, and the position of the work W with respect to the robot 3 can be set by the robot 3 with respect to the work W. It is determined whether or not the predetermined operable range has been exceeded.
  • the determination of the determination unit 13 is executed by a predetermined cycle time shorter than the cycle time for measuring the transport speed of the work W from the position information of the work W detected by the work position detection unit 5.
  • the determination unit 13 determines that the operable range has been exceeded, the determination unit 13 outputs a signal to that effect to the position correction unit 14.
  • Position correction is performed by controlling the drive of at least one of the work transfer device 2 and the robot moving device 4 so as to enter.
  • the robot 3 that follows the work W being conveyed in the Dw1 direction and moves in the Dr1 direction has a movable range having a predetermined width.
  • the transporting work W is arranged within the operable range of the robot 3.
  • the robot 3 can perform the work on the work W regardless of the position of the work W 1, W2, or W3.
  • the robot 3 may not be able to perform work on the work W.
  • the position correction unit 14 When the position correction unit 14 receives a signal from the determination unit 13 to the effect that the operable range has been exceeded, the position correction unit 14 at least the work transfer device 2 and the robot moving device 4 according to the current positions of the work W and the robot 3. Controls the drive of either one.
  • the position correction unit 14 has the work W.
  • One of the following controls is performed so that the robot 3 is arranged within the operable range of the robot 3.
  • Only the work transfer device drive unit 11 is controlled so as to reduce the transfer speed of the work W by the work transfer device 2.
  • the work W transfer direction by the work transfer device 2 is reversed in the Dw2 direction, and only the work transfer device drive unit 11 is controlled so as to move the work W by a predetermined distance.
  • Only the robot moving device driving unit 12 is controlled so as to increase the moving speed of the robot 3 by the robot moving device 4.
  • the work transfer device drive unit 11 is controlled so as to reduce the transfer speed of the work W by the work transfer device 2, and the robot movement device drive unit 12 is used to increase the movement speed of the robot 3 by the robot movement device 4. To control.
  • the position correction unit 14 has the work W of the robot 3.
  • One of the following controls is performed so that the robot is placed within the operable range.
  • Only the work transfer device drive unit 11 is controlled so as to increase the transfer speed of the work W by the work transfer device 2.
  • the moving direction of the robot 3 by the robot moving device 4 is reversed in the Dr2 direction, and only the robot moving device driving unit 12 is controlled so as to move the robot 3 by a predetermined distance.
  • Only the robot moving device driving unit 12 is controlled so as to reduce the moving speed of the robot 3 by the robot moving device 4.
  • the work transfer device drive unit 11 is controlled so as to increase the transfer speed of the work W by the work transfer device 2, and the robot movement device drive unit 12 is controlled so as to reduce the movement speed of the robot 3 by the robot movement device 4. To control.
  • the transport speed and transport direction of the work W by the work transport device 2 affect the productivity of the production system 1. Therefore, when the position correction unit 14 controls the work W so as to be arranged within the operable range of the robot 3, among the above controls (1) to (8), (3) and (4). ), (6), (7), and (8) are desirable, and it is further desirable to control (3), (6), and (7), which control only the robot moving device 4.
  • the robot 3 is arranged at a predetermined work start initial position on the robot moving device 4.
  • the system control device 10 controls the work transfer device drive unit 11 to drive the work transfer device 2, and advances the work W in the Dw1 direction at a preset constant transfer speed.
  • the system control device 10 monitors whether or not the work W has entered the work area of the robot 3 by the work position detection unit 5.
  • the system control device 10 waits until the work W enters the work area of the robot 3 (step S1, step S2; NO).
  • the system control device 10 outputs a work start command to the robot control device 30 when the robot 3 starts moving.
  • the robot control device 30 drives the robot 3 according to a predetermined work program.
  • the robot control device 30 drives the arm portion 31 and the hand portion 32 by visual feedback based on the image captured by the camera 33 attached to the hand portion 32 of the robot 3, and follows the work W to the work W.
  • a predetermined work is executed (step S4).
  • the system control device 10 refers to the robot 3 based on the work position and the robot position input from the work position detection unit 5 and the robot position detection unit 6 in the determination unit 13. It is determined whether or not the position of the work W exceeds the operable range in which the robot 3 can work with respect to the work W (step S5). When it is determined that the position of the work W with respect to the robot 3 does not exceed the operable range (step S5; NO), the system control device 10 determines whether or not the work of the robot 3 with respect to the work W has been completed. (Step S7). When the work is not completed (step S7; NO), the system control device 10 returns the process to the process from step S5, and when the work is completed (step S7; YES), the robot 3 for the work W Finish the work of.
  • step S5 When it is determined in step S5 that the position of the work W with respect to the robot 3 exceeds the operable range (step S5; YES), the system control device 10 causes the position correction unit 14 to move the work W with respect to the robot 3. Position correction is performed by controlling the drive of at least one of the work transfer device 2 and the robot moving device 4 so that the position falls within the operable range (step S6). In the flowchart shown in FIG. 6, the position correction unit 14 controls the robot movement device drive unit 12 to change the movement distance or speed of the robot movement device 4, thereby performing position correction.
  • the position correction unit 14 is the robot moving device drive unit 12. As shown in FIG. 7, the robot 3 drives the robot moving device 4 so as to increase the speed to a predetermined speed. Further, as shown in FIG. 5, when the position of the work W with respect to the robot 3 is arranged at the position W5 retracted in the Dw2 direction from the robot 3, the position correction unit 14 is the robot moving device drive unit 12. Is controlled to drive the robot moving device 4 so as to move the robot 3 backward by a predetermined distance in the Dr2 direction. After the position correction, the system control device 10 shifts to the process of step S7 and determines whether or not the work is completed.
  • the specified speed and the specified distance are set and stored in the position correction unit 14, for example.
  • This speed and distance is not limited to one value.
  • a plurality of speed and distance values may be set according to the separation distance of the work W with respect to the robot 3.
  • the position correction unit 14 corrects the position by selecting the optimum speed and distance value at which the position of the work W falls within the operable range of the robot 3 according to the separation distance of the work W with respect to the robot 3. It can be carried out.
  • the production system 1 includes a work transfer device 2 for conveying the work W, a robot 3, and a robot moving device 4 for moving the robot 3, and the work is conveyed by the work transfer device 2.
  • This is a production system 1 in which the robot 3 is moved by the robot moving device 4 while the W is being conveyed, and the robot 3 performs work while following the work W.
  • Judgment unit 13 for determining whether the position of the work W with respect to the robot 3 exceeds the operable range in which the robot 3 can work with respect to the work W while the robot 3 is moving following the work W.
  • the position correction unit 14 corrects the position by moving at least one of the work transfer device 2 and the robot moving device 4 by a predetermined distance, at least one of the work W and the robot 3 The position can be easily corrected by moving.
  • the operable range of the robot 3 determined by the determination unit 13 is not limited to one range shown in FIG. 5, and as shown in FIG. 8, the first operable range and the range beyond the first operable range. It may have at least two ranges, a wide second operable range of. In this case, in the production system 1, the operable range has at least two ranges, that is, a first operable range and a second operable range that is wider than the first operable range.
  • the position correction unit 14 determines by the determination unit 13 that the position of the work W with respect to the robot 3 exceeds the first operable range, the position of the work W with respect to the robot 3 is the first.
  • the first position correction is performed by controlling the drive of at least one of the work transfer device 2 and the robot moving device 4 so as to be within the operable range, and the determination unit 13 performs the work on the robot 3.
  • the work transfer device 2 and the robot move so that the position of the work W with respect to the robot 3 falls within the first operable range.
  • the first operable range is a range in which the robot 3 can work stably and with a margin with respect to the work W.
  • the second operable range is a range in which the robot 3 can perform work on the work W, but the work efficiency of the robot 3 may be lower than the first operable range.
  • the work W exceeds the second operable range, for example, it may be difficult or impossible for the robot 3 to perform appropriate work on the work W due to a stroke limit or the like.
  • the operable range is not limited to the one set to two operable ranges, and three or more operable ranges may be set.
  • the correction unit 14 corrects the first position by any of the above controls (1) to (4) so that the work W is arranged within the first operable range of the robot 3.
  • the position correction unit 14 performs the first position correction by the control of any one of (5) to (8) above so that the work W is arranged within the first operable range of the robot 3.
  • the position correction unit 14 performs the second position correction by the control of any one of (1) to (4) above so that the work W is arranged within the first operable range of the robot 3.
  • the position correction unit 14 performs the second position correction by the control of any one of (5) to (8) above so that the work W is arranged within the first operable range of the robot 3.
  • the robot 3 is arranged at a predetermined work start initial position on the robot moving device 4.
  • the system control device 10 controls the work transfer device drive unit 11 to drive the work transfer device 2, and advances the work W in the Dw1 direction at a preset constant transfer speed.
  • the system control device 10 monitors whether or not the work W has entered the work area of the robot 3 by the work position detection unit 5.
  • the system control device 10 waits until the work W enters the work area of the robot 3 (step S11, step S12; NO).
  • step S12 When the system control device 10 detects that the work W has entered the work area of the robot 3 (step S12; YES), the system control device 10 controls the robot movement device drive unit 12 to drive the robot movement device 4. As a result, the system control device 10 advances the robot 3 in the Dr1 direction at a predetermined constant movement speed and moves the robot 3 following the work W (step S13).
  • the system control device 10 refers to the robot 3 based on the work position and the robot position input from the work position detection unit 5 and the robot position detection unit 6 in the determination unit 13. It is determined whether or not the position of the work W exceeds the first operable range in which the robot 3 can work on the work W (step S15). When it is determined that the position of the work W with respect to the robot 3 does not exceed the first operable range (step S15; NO), the system control device 10 determines whether or not the work of the robot 3 with respect to the work W is completed. Determine (step S18). If the work is not completed (step S18; NO), the system control device 10 returns the process to the process from step S15, and if the work is completed (step S18; YES), the robot 3 for the work W Finish the work.
  • step S15 When it is determined in step S15 that the position of the work W with respect to the robot 3 exceeds the first operable range (step S15; YES), the system control device 10 then determines the robot 3 in the determination unit 13. It is determined whether or not the position of the work W exceeds the second operable range in which the robot 3 can work with respect to the work W (step S16).
  • step S16 When it is determined in step S16 that the position of the work W with respect to the robot 3 does not exceed the second operable range (step S16; NO), the position of the work W with respect to the robot 3 is set in the position correction unit 14.
  • the first position correction is performed by controlling the drive of at least one of the work transfer device 2 and the robot moving device 4 so as to be within the first operable range (step S17).
  • the position correction unit 14 controls the robot movement device drive unit 12 to change the movement distance or speed of the robot movement device 4, thereby performing the first position correction.
  • step S16 When it is determined in step S16 that the position of the work W with respect to the robot 3 exceeds the second operable range (step S16; YES), the position of the work W with respect to the robot 3 is first in the position correction unit 14.
  • the drive of at least one of the work transfer device 2 and the robot moving device 4 is controlled so as to be within the operable range, and the second position correction having a larger correction amount than the first position correction is performed (step S19). ..
  • the position correction unit 14 controls the robot moving device driving unit 12 to change the moving distance or speed of the robot moving device 4, thereby performing the second position correction.
  • step S17 After performing the first position correction in step S17 and after performing the second position correction in step S19, the system control device 10 shifts to the process of step S18 and determines whether or not the work is completed.
  • the operable range determined by the determination unit 13 has at least two ranges, that is, a first operable range and a second operable range that is wider than the first operable range.
  • the robot 3 can always work in a better posture with respect to the work W. Therefore, the processing accuracy and productivity of the work W in the production system 1 are further improved.

Abstract

ワークの位置が、常にロボットの動作可能範囲を超えないように、ロボットをワークに追従可能な生産システムの提供を目的とする。ワークを搬送するワーク搬送装置と、ロボットと、ロボットを移動させるロボット移動装置と、を備え、ワーク搬送装置によってワークが搬送されている時に、ロボット移動装置によってロボットを移動させ、ロボットがワークに追従しながら作業を行う生産システムであって、ロボットがワークに追従して移動している間に、ロボットに対するワークの位置が、ロボットがワークに対して作業可能な動作可能範囲を超えたか否かを判断する判断部と、判断部によって、ロボットに対するワークの位置が動作可能範囲を超えたと判断された場合に、ロボットに対するワークの位置が動作可能範囲内に入るように、ワーク搬送装置及びロボット移動装置の少なくともいずれか一方の駆動を制御して位置補正を行う位置補正部と、を有する。

Description

生産システム
　本発明は、生産システムに関する。
　従来、ワークを搬送するワーク搬送装置と、ロボットと、ワーク搬送装置に沿ってロボットを移動させるロボット移動装置と、を備える生産システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような生産システムでは、ワーク搬送装置によってワークが搬送されている時に、ロボット移動装置が、ワークの搬送に同期して、ワークと同じ速度でロボットを移動させる。ロボットは、ワークに追従しながらワークに対して所定の作業を行う。
特開平８－７２７６４号公報
　ロボットは、ワークに対して作業可能な所定の動作可能範囲を有する。そのため、ロボット移動装置は、搬送中のワークにロボットを追従させる際に、ロボットに対するワークの位置が、ロボットの動作可能範囲を超えることのないようにロボットを移動させる必要がある。
　ワークの搬送速度は、所定のサイクルで計測される。ロボット移動装置は、そのワークの搬送速度の計測値に基づいて、ワークの搬送速度に対応する速度でロボットを移動させる。そのため、通常の動作時において、ロボットに対するワークの位置が、ロボットの動作可能範囲を超えることはない。
　しかしながら、何らかの突発的なトラブルの発生によって、ワークの搬送速度の計測値がロボット移動装置側に送信されない場合、または、ワークの搬送速度が、計測サイクルよりも短い期間内で急激に変化する場合等に、ロボット移動装置は、ロボットをワークに適正に追従させることができなくなり、ロボットに対するワークの位置がロボットの動作可能範囲を超えてしまう場合がある。
　したがって、ロボットに対するワークの位置が、常にロボットの動作可能範囲を超えることのないように、ロボットをワークに追従して移動させることができる生産システムが望まれる。
　本開示の一態様は、ワークを搬送するワーク搬送装置と、ロボットと、前記ロボットを移動させるロボット移動装置と、を備え、前記ワーク搬送装置によって前記ワークが搬送されている時に、前記ロボット移動装置によって前記ロボットを移動させ、前記ロボットが前記ワークに追従しながら作業を行う生産システムであって、前記ロボットが前記ワークに追従して移動している間に、前記ロボットに対する前記ワークの位置が、前記ロボットが前記ワークに対して作業可能な動作可能範囲を超えた否かを判断する判断部と、前記判断部によって、前記ロボットに対する前記ワークの位置が前記ロボットの前記動作可能範囲を超えたと判断された場合に、前記ロボットに対する前記ワークの位置が前記ロボットの前記動作可能範囲内に入るように、前記ワーク搬送装置及び前記ロボット移動装置の少なくともいずれか一方の駆動を制御して位置補正を行う位置補正部と、を有する、生産システムである。
　一態様によれば、ロボットに対するワークの位置が、常にロボットの動作可能範囲を超えることのないように、ロボットをワークに追従して移動させることができる生産システムを提供することができる。
生産システムの概要を示す図である。 生産システムの構成を示すブロック図である。 生産システムのシステム制御装置の構成を示すブロック図である。 ロボットがワークに追従して作業を行う様子を説明する図である。 ワークに対するロボットの動作可能範囲の一実施形態を説明する図である。 生産システムの動作の一実施形態を説明するフローチャートである。 ロボットに対するワークの位置がロボットの動作可能範囲内に入るように位置補正を行う様子を説明する図である。 ワークに対するロボットの動作可能範囲の他の実施形態を説明する図である。 生産システムの動作の他の実施形態を説明するフローチャートである。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。図１～図３において、生産システム１は、ワークＷを搬送するワーク搬送装置２と、ロボット３と、ロボット３を移動させるロボット移動装置４と、を備える。ワークＷは、ロボット３の作業対象物である。ワーク搬送装置２及びロボット移動装置４は、生産システム１における生産ラインを構成する。
　ワーク搬送装置２は、例えばコンベアであり、図２に示すシステム制御装置１０によって駆動制御される。ワーク搬送装置２は、上面に載置したワークＷをＤｗ１－Ｄｗ２方向に沿って直線的に移動させる。ワーク搬送装置２は、ワークＷを、Ｄｗ１方向（前進方向）とＤｗ２方向（後進方向）との両方向に搬送することができる。
　ワーク搬送装置２上のワークＷの位置は、図２に示すワーク位置検出部５によって検出される。ワーク位置検出部５は、例えばリニアエンコーダによって構成される。ワーク位置検出部５によって検出されるワークＷの位置情報は、システム制御装置１０に出力される。システム制御装置１０は、所定のサイクルタイム毎のワークＷの位置情報から、ワークＷの搬送速度を計測する。
　ロボット３は、図２に示すロボット制御装置３０によって駆動制御される。ロボット３は、例えば複数の可動部を備える垂直多関節ロボットである。ロボット３は、アーム部３１の先端に、ワークＷに対して所定の作業を行うためのハンド部３２を有する。ロボット３は、ロボット移動装置４上で旋回動作及びアーム部３１の伸縮動作を行うことによって、ハンド部３２を自在に移動させる。
　ハンド部３２には、図２に示すカメラ３３が取り付けられている。カメラ３３によって撮像された画像データは、ロボット制御装置３０に送られる。ロボット制御装置３０は、カメラ３３によって撮像された画像に基づいて、ビジュアルフィードバックを行う。ロボット制御装置３０は、ジュアルフィードバックにおいて、作業可能な姿勢で教示したモデルを用いてパターンマッチングを行い、ロボット３を制御して、検出結果が教示時のモデル位置に近づくようにロボット３を動作させる。これによって、ロボット３は、所定の動作可能範囲内でハンド部３２によってワークＷに対する所定の作業を行う。
　ロボット移動装置４は、システム制御装置１０によって駆動制御される。ロボット移動装置４は、上面に載置したロボット３を、例えば、図示しないレールに沿ってＤｒ１－Ｄｒ２方向に沿って直線的に移動させる。ロボット移動装置４は、システム制御装置１０で計測されたワークＷの搬送速度に対応する速度でロボット３を移動させる。Ｄｒ１－Ｄｒ２方向は、例えば上記のワークＷの搬送方向であるＤｗ１－Ｄｗ２方向に平行な方向である。ロボット移動装置４は、ロボット３を、Ｄｒ１方向（前進方向）とＤｒ２方向（後進方向）との両方向に移動させることができる。
　ロボット移動装置４上のロボット３の位置は、図２に示すロボット位置検出部６によって検出される。ロボット位置検出部６は、例えばリニアエンコーダによって構成される。ロボット位置検出部６によって検出されるロボット３の位置情報は、システム制御装置１０に出力される。
　図２及び図３に示すシステム制御装置１０は、生産システム１の全体的な動作を制御する。システム制御装置１０は、図４に示すように、ワーク搬送装置２を駆動して、ワークＷを所定の速度でＤｗ１方向に搬送する。システム制御装置１０は、ワークＷを搬送している時に、ロボット移動装置４を駆動して、ロボット３をワークＷと同じ方向に沿うＤｒ１方向に移動させる。このときのロボット移動装置４は、ロボット３に対するワークＷの位置がロボット３の所定の動作可能範囲内に配置され続けるように、ロボット３をワークＷの搬送速度に対応する速度で移動させる。システム制御装置１０は、ロボット３の移動中に、ロボット制御装置３０を介してロボット３を駆動する。これによって、ロボット３は、ワークＷに追従して移動しながら、ハンド部３２によってワークＷに対して所定の作業を行う。
　図３に示すように、システム制御装置１０は、ワーク搬送装置駆動部１１と、ロボット移動装置駆動部１２と、判断部１３と、位置補正部１４と、を有する。ワーク搬送装置駆動部１１は、ワーク搬送装置２を駆動する。ロボット移動装置駆動部１２は、ロボット移動装置４を駆動する。
　判断部１３は、ロボット３がワークＷに追従して移動している時に、ワーク位置検出部５によって検出されるワーク位置及びロボット位置検出部６によって検出されるロボット位置を入力する。判断部１３は、図示しない記憶部等に、ロボット３がワークＷに対して作業可能な所定の動作可能範囲の情報を予め有している。動作可能範囲の情報とは、具体的には、例えばロボット３に対してワークＷがどこまで離隔した場合に動作可能であるかの情報である。この動作可能範囲は、通常、作業の安定性を考慮して、ロボット３が完全に作業不可能になる限界の範囲よりも狭い範囲に設定される。
　判断部１３は、入力されるワーク位置及びロボット位置から、ワークＷとロボット３との相対的な位置を計測し、ロボット３に対するワークＷの位置が、ロボット３がワークＷに対して作業可能な所定の動作可能範囲を超えたか否かを判断する。この判断部１３の判断は、ワーク位置検出部５によって検出されるワークＷの位置情報からワークＷの搬送速度を計測するサイクルタイムよりも短い所定のサイクルタイムによって実行される。判断部１３は、動作可能範囲を超えたと判断した場合に、位置補正部１４にその旨の信号を出力する。
　位置補正部１４は、判断部１３によって、ロボット３に対するワークＷの位置がロボット３の動作可能範囲を超えたと判断された場合に、ロボット３に対するワークＷの位置がロボット３の動作可能範囲内に入るように、ワーク搬送装置２及びロボット移動装置４の少なくともいずれか一方の駆動を制御することによって、位置補正を行う。
　詳しくは、図５に示すように、Ｄｗ１方向に搬送中のワークＷに追従してＤｒ１方向に移動するロボット３は、所定の幅の動作可能範囲を有する。移動中のロボット３が、搬送中のワークＷに対して適正な位置を維持して追従している場合、搬送中のワークＷは、ロボット３の動作可能範囲内に配置される。ロボット３は、ワークＷが動作可能範囲内に配置されていれば、ワークＷがＷ１、Ｗ２及びＷ３のいずれの位置に配置されていても、ワークＷに対して作業を行うことができる。しかし、搬送中のワークＷが、移動中のロボット３の動作可能範囲を超えるＷ４又はＷ５の位置に配置される場合、ロボット３はワークＷに対して作業を行うことができない場合がある。
　位置補正部１４は、判断部１３から動作可能範囲を超えた旨の信号の入力があると、ワークＷ及びロボット３のそれぞれの現在位置に応じて、ワーク搬送装置２及びロボット移動装置４の少なくともいずれか一方の駆動を制御する。
　具体的には、例えば、ロボット３に対するワークＷの位置が、図５に示すように、ロボット３よりもＤｗ１方向に進んだ位置Ｗ４に配置されている場合、位置補正部１４は、ワークＷがロボット３の動作可能範囲内に配置されるように、以下のいずれかの制御を行う。
　（１）ワーク搬送装置２によるワークＷの搬送速度を低下させるようにワーク搬送装置駆動部１１のみを制御する。
　（２）ワーク搬送装置２によるワークＷの搬送方向をＤｗ２方向に反転させ、予め指定された距離移動させるようにワーク搬送装置駆動部１１のみを制御する。
　（３）ロボット移動装置４によるロボット３の移動速度を増加させるようにロボット移動装置駆動部１２のみを制御する。
　（４）ワーク搬送装置２によるワークＷの搬送速度を低下させるようにワーク搬送装置駆動部１１を制御するとともに、ロボット移動装置４によるロボット３の移動速度を増加させるようにロボット移動装置駆動部１２を制御する。
　一方、例えば、ロボット３に対するワークＷの位置が、図５に示すように、ロボット３よりもＤｗ２方向に後退した位置Ｗ５に配置されている場合、位置補正部１４は、ワークＷがロボット３の動作可能範囲内に配置されるように、以下のいずれかの制御を行う。
　（５）ワーク搬送装置２によるワークＷの搬送速度を増加させるようにワーク搬送装置駆動部１１のみを制御する。
　（６）ロボット移動装置４によるロボット３の移動方向をＤｒ２方向に反転させ、予め指定された距離移動させるようにロボット移動装置駆動部１２のみを制御する。
　（７）ロボット移動装置４によるロボット３の移動速度を低下させるようにロボット移動装置駆動部１２のみを制御する。
　（８）ワーク搬送装置２によるワークＷの搬送速度を増加させるようにワーク搬送装置駆動部１１を制御するとともに、ロボット移動装置４によるロボット３の移動速度を低下させるようにロボット移動装置駆動部１２を制御する。
　ワーク搬送装置２によるワークＷの搬送速度及び搬送方向は、生産システム１の生産性に影響する。そのため、位置補正部１４は、ワークＷがロボット３の動作可能範囲内に配置されるように制御を行う場合に、以上の（１）～（８）の制御のうち、（３）、（４）、（６）、（７）、（８）の制御を行うことが望ましく、ロボット移動装置４のみを制御する（３）、（６）、（７）の制御を行うことがさらに望ましい。
　次に、図６のフローチャートに基づいて、生産システム１の具体的な動作について説明する。
　ロボット３は、ロボット移動装置４上の所定の作業開始初期位置に配置されている。生産システム１の稼働後、システム制御装置１０は、ワーク搬送装置駆動部１１を制御してワーク搬送装置２を駆動させ、予め設定された一定の搬送速度でワークＷをＤｗ１方向に前進させる。システム制御装置１０は、ワーク位置検出部５によってワークＷがロボット３の作業領域に入ったかどうかを監視する。システム制御装置１０は、ワークＷがロボット３の作業領域に入るまで待機する（ステップＳ１、ステップＳ２；ＮＯ）。
　システム制御装置１０は、ワークＷがロボット３の作業領域内に入ったことを検出すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ロボット移動装置駆動部１２を制御してロボット移動装置４を駆動させる。これによって、システム制御装置１０は、予め設定された一定の移動速度でロボット３をＤｒ１方向に前進させ、ワークＷに追従して移動させる（ステップＳ３）。
　その後、システム制御装置１０は、ロボット３の移動開始とともにロボット制御装置３０に作業開始指令を出力する。これによって、ロボット制御装置３０は、所定の作業プログラムに従ってロボット３を駆動させる。ロボット制御装置３０は、ロボット３のハンド部３２に取り付けられたカメラ３３で撮像された画像に基づいて、ビジュアルフィードバックによってアーム部３１及びハンド部３２を駆動させ、ワークＷに追従しながらワークＷに対して所定の作業を実行する（ステップＳ４）。
　ワークＷに追従したロボット３の移動中に、システム制御装置１０は、判断部１３において、ワーク位置検出部５及びロボット位置検出部６から入力されるワーク位置及びロボット位置に基づいて、ロボット３に対するワークＷの位置が、ロボット３がワークＷに対して作業可能な動作可能範囲を超えたかどうかを判断する（ステップＳ５）。ロボット３に対するワークＷの位置が動作可能範囲を超えていないと判断された場合（ステップＳ５；ＮＯ）には、システム制御装置１０は、ワークＷに対するロボット３の作業が完了したかどうかを判断する（ステップＳ７）。作業完了していない場合（ステップＳ７；ＮＯ）には、システム制御装置１０は、処理をステップＳ５からの処理に戻し、作業完了した場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）には、当該ワークＷに対するロボット３の作業を終了する。
　上記ステップＳ５において、ロボット３に対するワークＷの位置が動作可能範囲を超えたと判断された場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）には、システム制御装置１０は、位置補正部１４において、ロボット３に対するワークＷの位置が動作可能範囲内に入るように、ワーク搬送装置２又はロボット移動装置４の少なくともいずれか一方の駆動を制御して位置補正を行う（ステップＳ６）。図６に示すフローチャートでは、位置補正部１４は、ロボット移動装置駆動部１２を制御して、ロボット移動装置４の移動距離又は速度を変更することによって、位置補正を行っている。
　例えば、図５に示すように、ロボット３に対するワークＷの位置が、ロボット３よりもＤｗ１方向に進んだ位置Ｗ４に配置されている場合には、位置補正部１４は、ロボット移動装置駆動部１２を制御して、図７に示すように、ロボット３が予め指定された速度まで速度を増加させるようにロボット移動装置４を駆動する。また、図５に示すように、ロボット３に対するワークＷの位置が、ロボット３よりもＤｗ２方向に後退した位置Ｗ５に配置されている場合には、位置補正部１４は、ロボット移動装置駆動部１２を制御して、ロボット３をＤｒ２方向に予め指定された距離だけ後退移動させるようにロボット移動装置４を駆動する。システム制御装置１０は、位置補正の後、ステップＳ７の処理に移行し、作業完了かどうかを判断する。
　なお、指定された速度及び指定された距離は、例えば位置補正部１４に予め設定されて記憶される。この速度及び距離は、１つの値に制限されない。ロボット３に対するワークＷの離隔距離に応じて複数の速度及び距離の値が設定されていてもよい。その場合、位置補正部１４は、ロボット３に対するワークＷの離隔距離に応じて、ワークＷの位置がロボット３の動作可能範囲内に入る最適な速度及び距離の値を選択することによって位置補正を行うことができる。
　以上のように、本実施形態に係る生産システム１は、ワークＷを搬送するワーク搬送装置２と、ロボット３と、ロボット３を移動させるロボット移動装置４と、を備え、ワーク搬送装置２によってワークＷが搬送されている時に、ロボット移動装置４によってロボット３を移動させ、ロボット３がワークＷに追従しながら作業を行う生産システム１である。ロボット３がワークＷに追従して移動している間に、ロボット３に対するワークＷの位置が、ロボット３がワークＷに対して作業可能な動作可能範囲を超えた否かを判断する判断部１３と、判断部１３によって、ロボット３に対するワークＷの位置が動作可能範囲を超えたと判断された場合に、ロボット３に対するワークＷの位置が動作可能範囲内に入るように、ワーク搬送装置２及びロボット移動装置４の少なくともいずれか一方の駆動を制御して位置補正を行う位置補正部１４と、を有する。これによって、ロボット３に対するワークＷの位置が、常にロボット３の動作可能範囲を超えることのないように、ロボット３をワークＷに追従して移動させることができる。したがって、生産システム１におけるワークＷの加工精度及び生産性が向上する。
　位置補正部１４が、ワーク搬送装置２及びロボット移動装置４の少なくともいずれか一方を、予め指定された距離移動させることによって位置補正を行う場合には、ワークＷ及びロボット３の少なくともいずれか一方の移動によって、簡単に位置補正することができる。
　位置補正部１４が、ワーク搬送装置２及びロボット移動装置４の少なくともいずれか一方の速度を変更することによって位置補正を行う場合には、ワークＷ及びロボット３の少なくともいずれか一方の移動によって、速やかに位置補正することができる。
　判断部１３によって判断されるロボット３の動作可能範囲は、図５に示した１つの範囲に制限されず、図８に示すように、第１動作可能範囲と、第１動作可能範囲よりも範囲の広い第２動作可能範囲と、の少なくとも２つの範囲を有していてもよい。この場合では、生産システム１において、前記動作可能範囲は、第１動作可能範囲と、前記第１動作可能範囲よりも範囲の広い第２動作可能範囲と、の少なくとも２つの範囲を有し、前記位置補正部１４は、前記判断部１３によって、前記ロボット３に対する前記ワークＷの位置が前記第１動作可能範囲を超えたと判断された場合に、前記ロボット３に対する前記ワークＷの位置が前記第１動作可能範囲内に入るように、前記ワーク搬送装置２及び前記ロボット移動装置４の少なくともいずれか一方の駆動を制御して第１位置補正を行い、前記判断部１３によって、前記ロボット３に対する前記ワークＷの位置が前記第２動作可能範囲を超えたと判断された場合に、前記ロボット３に対する前記ワークＷの位置が前記第１動作可能範囲内に入るように、前記ワーク搬送装置２及び前記ロボット移動装置４の少なくともいずれか一方の駆動を制御して、第１位置補正よりも補正量が大きい第２位置補正を行うことができる。
　第１動作可能範囲は、ロボット３がワークＷに対して、安定して、余裕を持って作業を行うことができる範囲である。例えば、ワークＷが、図８に示す位置Ｗ１０、Ｗ２１及びＷ３１に配置されている場合、ロボット３はワークＷに対して、安定して、余裕を持って作業を行うことができる。第２動作可能範囲は、ロボット３がワークＷに対して作業を行うことができるが、第１動作可能範囲よりもロボット３の作業効率が低下する等のおそれがある範囲である。ワークＷが第２動作可能範囲を超える場合、たとえば、ロボット３はストロークリミット等によって、ワークＷに対して適正な作業を行うことが困難又は不可能になる場合がある。動作可能範囲は、２つの動作可能範囲に設定されるものに限らず、３つ以上の動作可能範囲が設定されてもよい。
　ロボット３に対するワークＷの位置が、図８に示すロボット３よりもＤｗ１方向に進んだ位置Ｗ２２に配置されている場合、ワークＷは、ロボット３の第１動作可能範囲を超えているため、位置補正部１４は、ワークＷがロボット３の第１動作可能範囲内に配置されるように、上記の（１）～（４）のいずれかの制御によって第１位置補正を行う。
　一方、ロボット３に対するワークＷの位置が、図８に示すロボット３よりもＤｗ２方向に後退した位置Ｗ３２に配置されている場合も、ワークＷは、ロボット３の第１動作可能範囲を超えているため、位置補正部１４は、ワークＷがロボット３の第１動作可能範囲内に配置されるように、上記の（５）～（８）のいずれかの制御によって第１位置補正を行う。
　また、ロボット３に対するワークＷの位置が、図８に示すロボット３よりもＤｗ１方向にさらに進んだ位置Ｗ４１に配置されている場合、ワークＷは、ロボット３の第２動作可能範囲を超えているため、位置補正部１４は、ワークＷがロボット３の第１動作可能範囲内に配置されるように、上記の（１）～（４）のいずれかの制御によって第２位置補正を行う。
　さらに、ロボット３に対するワークＷの位置が、図８に示すロボット３よりもＤｗ２方向にさらに後退した位置Ｗ５１に配置されている場合、ワークＷは、ロボット３の第２動作可能範囲を超えているため、位置補正部１４は、ワークＷがロボット３の第１動作可能範囲内に配置されるように、上記の（５）～（８）のいずれかの制御によって第２位置補正を行う。
　第２位置補正は、第１位置補正よりも補正量が大きい。具体的には、位置補正のパラメータが距離である場合は、第２位置補正による補正距離は、第１位置補正による補正距離よりも大きい値である。位置補正のパラメータが速度である場合には、第２位置補正による補正速度の変化量は、第１位置補正による補正速度の変化量よりも大きい値である。
　次に、図９のフローチャートに基づいて、ロボット３の動作可能範囲が第１動作可能範囲及び第２動作可能範囲の２つの範囲に設定された生産システム１の具体的な動作について説明する。
　ロボット３は、ロボット移動装置４上の所定の作業開始初期位置に配置されている。生産システム１の稼働後、システム制御装置１０は、ワーク搬送装置駆動部１１を制御してワーク搬送装置２を駆動させ、予め設定された一定の搬送速度でワークＷをＤｗ１方向に前進させる。システム制御装置１０は、ワーク位置検出部５によってワークＷがロボット３の作業領域に入ったかどうかを監視する。システム制御装置１０は、ワークＷがロボット３の作業領域に入るまで待機する（ステップＳ１１、ステップＳ１２；ＮＯ）。
　システム制御装置１０は、ワークＷがロボット３の作業領域内に入ったことを検出すると（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、ロボット移動装置駆動部１２を制御してロボット移動装置４を駆動させる。これによって、システム制御装置１０は、予め設定された一定の移動速度でロボット３をＤｒ１方向に前進させてワークＷに追従して移動させる（ステップＳ１３）。
　システム制御装置１０は、ロボット３の移動開始とともにロボット制御装置３０に作業開始指令を出力する。これによって、ロボット制御装置３０は、所定の作業プログラムに従ってロボット３を駆動させる。ロボット制御装置３０は、ロボット３のハンド部３２に取り付けられたカメラ３３で撮像された画像に基づいて、ビジュアルフィードバックによってアーム部３１及びハンド部３２を駆動させ、ワークＷに追従しながらワークＷに対して所定の作業を実行する（ステップＳ１４）。
　ワークＷに追従したロボット３の移動中に、システム制御装置１０は、判断部１３において、ワーク位置検出部５及びロボット位置検出部６から入力されるワーク位置及びロボット位置に基づいて、ロボット３に対するワークＷの位置が、ロボット３がワークＷに対して作業可能な第１動作可能範囲を超えたどうかを判断する（ステップＳ１５）。ロボット３に対するワークＷの位置が第１動作可能範囲を超えていないと判断された場合（ステップＳ１５；ＮＯ）には、システム制御装置１０は、ワークＷに対するロボット３の作業が完了したかどうかを判断する（ステップＳ１８）。作業完了していない場合（ステップＳ１８；ＮＯ）は、システム制御装置１０は、処理をステップＳ１５からの処理に戻し、作業完了した場合（ステップＳ１８；ＹＥＳに）は、当該ワークＷに対するロボット３の作業を終了する。
　上記ステップＳ１５において、ロボット３に対するワークＷの位置が第１動作可能範囲を超えたと判断された場合（ステップＳ１５；ＹＥＳ）は、次に、システム制御装置１０は、判断部１３において、ロボット３に対するワークＷの位置が、ロボット３がワークＷに対して作業可能な第２動作可能範囲を超えたかどうかを判断する（ステップＳ１６）。
　上記ステップＳ１６において、ロボット３に対するワークＷの位置が第２動作可能範囲を超えていないと判断された場合（ステップＳ１６；ＮＯ）には、位置補正部１４において、ロボット３に対するワークＷの位置が第１動作可能範囲内に入るように、ワーク搬送装置２又はロボット移動装置４の少なくともいずれか一方の駆動を制御して第１位置補正を行う（ステップＳ１７）。図９に示すフローチャートでは、位置補正部１４は、ロボット移動装置駆動部１２を制御して、ロボット移動装置４の移動距離又は速度を変更することによって、第１位置補正を行っている。
　上記ステップＳ１６において、ロボット３に対するワークＷの位置が第２動作可能範囲を超えたと判断された場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）には、位置補正部１４において、ロボット３に対するワークＷの位置が第１動作可能範囲内に入るように、ワーク搬送装置２又はロボット移動装置４の少なくともいずれか一方の駆動を制御して、第１位置補正よりも補正量の大きい第２位置補正を行う（ステップＳ１９）。図９に示すフローチャートでは、位置補正部１４は、ロボット移動装置駆動部１２を制御して、ロボット移動装置４の移動距離又は速度を変更することによって、第２位置補正を行っている。
　システム制御装置１０は、ステップＳ１７において第１位置補正を行った後、及びステップＳ１９において第２位置補正を行った後、ステップＳ１８の処理に移行し、作業完了かどうかを判断する。
　このように、判断部１３によって判断される動作可能範囲が、第１動作可能範囲と、第１動作可能範囲よりも範囲の広い第２動作可能範囲と、の少なくとも２つの範囲を有することによって、ロボット３は、ワークＷに対して常により良い姿勢で作業を行うことができる。したがって、生産システム１におけるワークＷの加工精度及び生産性がさらに向上する。
　１　生産システム
　２　ワーク搬送装置
　３　ロボット
　４　ロボット移動装置
　１３　判断部
　１４　位置補正部
　Ｗ　ワーク

Claims (3)

  1. 　ワークを搬送するワーク搬送装置と、
    　ロボットと、
    　前記ロボットを移動させるロボット移動装置と、を備え、
    　前記ワーク搬送装置によって前記ワークが搬送されている時に、前記ロボット移動装置によって前記ロボットを移動させ、前記ロボットが前記ワークに追従しながら作業を行う生産システムであって、
    　前記ロボットが前記ワークに追従して移動している間に、前記ロボットに対する前記ワークの位置が、前記ロボットが前記ワークに対して作業可能な動作可能範囲を超えたか否かを判断する判断部と、
    　前記判断部によって、前記ロボットに対する前記ワークの位置が前記動作可能範囲を超えたと判断された場合に、前記ロボットに対する前記ワークの位置が前記動作可能範囲内に入るように、前記ワーク搬送装置及び前記ロボット移動装置の少なくともいずれか一方の駆動を制御して位置補正を行う位置補正部と、を有する、生産システム。
  2. 　前記位置補正部は、前記ワーク搬送装置及び前記ロボット移動装置の少なくともいずれか一方を、予め指定された距離移動させることによって位置補正を行う、請求項１に記載の生産システム。
  3. 　前記位置補正部は、前記ワーク搬送装置及び前記ロボット移動装置の少なくともいずれか一方の速度を変更することによって位置補正を行う、請求項１に記載の生産システム。
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