JP2010089200A - スカラ型ロボット装置の干渉防止方法および干渉防止用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来装置に在ったタイムラグ等によりデッドロック状態の発生等も見られた干渉防止装置の欠点が取り除いた複数個のスカラ型ロボットを使用してワークを加工する装置を提供する。
【解決手段】 作業領域を共有する複数個のスカラ型ロボットを並べて作業する装置の干渉防止方法において、現在加工中のワークと次のワークとの間隔を決定し、加工中のワーク上に境界線を決定するとともに、この境界線の前後に夫々隣り合うロボットハンドの作動範囲決定し、さらに隣のロボットのハンドに届かぬ位置にロボットアームの動作を選択的に止める機械的ストッパを設けてなる複数個のスカラ型ロボットを並べて作業する装置の干渉防止方法とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、作業領域を共有するスカラ型ロボット装置に関し、よりいっそう詳細には、スカラ型ロボット装置の作業領域の干渉防止方法および干渉防止用装置に関する。

従来から作業領域を共有する複数のスカラ型ロボットを使用して被加工物（以下ワークという）を加工する装置は周知であり、この際、隣合うロボット同士のアームやロボットハンド等が互に接触および干渉しないよう、種々の防止方法および装置が知られている。

例えば、特開平０８‐０３６４１０号公報に開示されているように、共有の干渉チェックメモリ部を要するコントローラにて干渉管理を行い、干渉域に他のロボットがあることを個々のロボット位置検出器や動作解析により管理し、ロボット単体の動きの時間差を判定することで干渉域内に複数のロボットアームが侵入しないように制御している。
また特開２００６‐１９２５５４号公報のように、シミュレーション用コンピュータ等による許容時間差判定などによる干渉チェック方法がある。
さらにまた特開平０９‐３０５２１０号公報に開示されているように、動作前あるいは動作中に各ロボットの作業方向を揃える方法等がある。
特開平０８‐０３６４１０号公報 特開２００６‐１９２５５４号公報 特開平０９‐３０５２１０号公報

しかしながら、前述の発明の技術は、いずれも個々のロボット制御装置の制御タイムラグ等により連続動作時間は一様に揃えることが難しく、最初の一巡目は良いが、何巡かしている間に個々のロボット動作は一様でなくなり、デッドロック状態の発生も度々見られた。また教示により姿勢が変わった場合、予期しない動作によるアーム同志の衝突の危険性が相変わらずに存在することもあり、そのようなことの解決が発明が解決しようとする課題であった。

前述の欠点を解消するためには、本願発明者は、
１）現在加工中のワークと次のワークとの間隔を決定すること。
２）この間隔内の所定範囲内にだけ各ロボットのハンドが作動すること。
３）隣のロボットのハンドに届かぬようにロボットアームの動作を止める機械的ストッパを設け、隣のロボットとの動作域に侵入しないようにすること。
などの知見を得た。そして、これらにより、従来装置に在った干渉防止装置の欠点は取り除かれる、という結論に達し、本発明に至った。

前述の目的を達成するため本発明は、作業領域を共有するように複数のスカラ型ロボットを並べてワークを処理するよう構成されたスカラ型ロボット装置の干渉防止方法において、前記複数のスカラ型ロボットが現在処理中のワークと次に処理するワークとの間隔を決定し、前記現在処理中のワーク上に、作業領域の境界を定める境界線を決定するとともに、前記境界線の流れ方向前後に、それぞれのスカラ型ロボットのハンドの作動範囲を決定し、さらに、前記スカラ型ロボットのそれぞれのハンドが、それぞれ相手の作業範囲に届かぬ位置に、前記ロボットのアームの動作を選択的に止めるための機械的ストッパを設けて構成し、前記複数のスカラ型ロボットの作業領域でのそれぞれのロボットの作業の干渉を防止することを特徴とするスカラ型ロボット装置の干渉防止方法とした。

さらに、作業領域を共有するように二つのスカラ型ロボットを並べてワークを処理するよう構成されたスカラ型ロボット装置の干渉防止方法において、前記二つのスカラ型ロボットが現在処理中のワークと次に処理するワークとの間隔Ｌを決定し、前記現在加工中のワーク上に、作業領域の境界を定める境界線Ａを決定するとともに、前記境界線Ａの前記処理中のワークの流れ方向前後に、それぞれのスカラ型ロボットのハンドの作動範囲Ｌ１またはＬ２を決定し、さらに、前記二つのロボットのそれぞれのハンドが、それぞれ相手の前記作業範囲Ｌ１またはＬ２に届かぬ位置に、前記ロボットのアームの動作を選択的に止めるための機械的ストッパを備えて構成し、前記二つのスカラ型ロボットの作業領域でのそれぞれのロボットの作業の干渉を防止することを特徴とするスカラ型ロボット装置の干渉防止方法とした。

また、作業領域を共有するように複数のスカラ型ロボットを並べてワークを処理するよう構成されたスカラ型ロボット装置の干渉防止用装置であって、前記複数のスカラ型ロボットが現在加工中のワークと次に処理するワークとの間隔を決定するワーク間隔決定手段と、前記現在処理中のワーク上に、作業領域の境界を定める境界線を決定する境界線決定手段と、前記境界線の流れ方向前後に、それぞれのスカラ型ロボットのハンドの作業範囲を決定する作業範囲決定手段と、さらに、前記スカラ型ロボットのそれぞれのハンドが、それぞれ相手の作業範囲に届かぬ位置に、前記ロボットのアームの動作を選択的に止める機械的ストッパと、を備えて構成し、複数のスカラ型ロボットの作業の干渉を防止することを特徴とするスカラ型ロボットの干渉防止用装置とした。

またさらに、作業領域を共有するように二つのスカラ型ロボットを並べてワークを処理するよう構成されたスカラ型ロボット装置の干渉防止用装置において、現在加工中のワークと次に加工するワークとの間隔Ｌを決定するワーク間隔決定手段と、前記現在加工中のワーク上に、作業領域の境界を定める境界線Ａを決定する作業境界決定手段と、前記境界線Ａの前記ワークの流れ方向前後に、それぞれのスカラ型ロボットのハンドの自己の作動範囲Ｌ１またはＬ２を決定する作業範囲決定手段と、前記二つのスカラ型ロボットのそれぞれのハンドが、それぞれ相手の前記作業範囲Ｌ１またはＬ２に届かぬ位置に、前記二つのスカラ型ロボットのアームの動作を選択的に止める機械的ストッパと、を備えて構成し、
前記二つのスカラ型ロボットの作業域での作業の干渉を防止することを特徴とするスカラ型ロボット装置の干渉防止用装置とした。

この発明によれば各ロボットの動作時、コントローラの単独故障による誤動作の際も機械的ストッパが存在するため安全な方法となる。
また各機械的ストッパに沿って教示することで各ロボットアームの移動姿勢を制御することが出来るので、教示者が干渉域近傍における各ロボットアームの姿勢を意識することなく教示することが可能である。

次に本発明の一実施形態例を複数のスカラ型ロボットで構成した装置のうち、ロボット２個を使用した場合について、図１ないし図３により説明する。
図１で、１０は、複数個のスカラ型ロボット（以下単にロボットという）１１および１２を並べて作業の処理をする装置（以下単に加工装置という）であって、加工プレート１３に搭載されたワーク１４、次のワーク１４ａ、加工し終わったワーク１４ｂが、矢印Ｂの方向から、加工装置１０に供給されるようになっている。
ワーク１４と次のワーク１４ａの間隔Ｌは、予め設定されている。また、ワーク１４上に、それぞれのロボットの作業領域の基本的な境界を示す境界線Ａが決定され。さらに、この境界線Ａのワークの流れ方向の前後（図１では左右に）にロボット１１およびロボット１２のハンド１１ａおよび１２ａが作動する範囲をそれぞれＬ１、Ｌ２として設定する。また、それぞれのロボットのアームの先に設置されているハンド１１ａおよび１２ａが鎖線で示す干渉域１５内で互に衝突しないようにロボットアーム１１ｂ、１２ｂの作動範囲を制限する機械的ストッパ１６、１７を夫々のロボット１１および１２設けられている。

前述の機械的ストッパ１６について説明すると、ここでストッパ１７は、ストッパ１６と同一構成であり、同一動作をするため動作の使用際説明を省略する。
図２に示すように機械的ストッパ１６は、ロボットアーム１１ｂに接する側には緩衝用のゴム１６ａ等が貼り付けてあり、電磁弁１８の切換により上下するエアーシリンダ１９のピストンロッド２０に取り付けられ、ワーク１４の大きさ、加工範囲等により異なるアームの移動範囲に要に応じて選択的に上下し、機械的ストッパ１６が下位置にある場合はアーム１１ｂはストッパに接することなく移動可能となっている。

ここでロボット１１は、制御装置２１により制御されている。ここでロボット１２は同一構成、同一動作をするため、詳細な説明は省略される。
その詳細を説明すると、図３に示すように、ロボットの制御装置２１は、ロボットのアームなどを駆動するサーボモータ（図示省略）を制御するサーボＣＰＵ２２、ロボット１１全体のシーケンス関係を制御するシーケンスコントローラ用ＣＰＵ２３、マシンインターフェイス２４および表示・操作パネル２５等を有し、バス２６を介して繋がっている。

従って前述のここで図示しないサーボモータは、サーボドライバー２７を介してサーボ制御部２８、次いでサーボＣＰＵ２２と接続され、制御される。また、前述のワークの移動間隔Ｌおよびワーク１４上の境界線Ａ、およびこの境界線Ａの前後にそれぞれ隣り合うロボットハンドの作動領域を定める範囲Ｌ１、Ｌ２などのデータは、表示・操作パネル２５から入力され、マシンインターフェイス２４を経由し、サーボＣＰＵ２２内にあるデータ変換手段２９を介して記憶部３０に記憶させる。さらに、サーボ制御部２８、サーボドライバー２９を介してサーボモータの回転制御を行い、アーム１１ｂやハンド１１ａ等の移動、動作を制御するようになっている。

また、機械的ストッパ１６の入り切り制御をする電磁切換弁１８は、制御装置２１内にある入出力モジュール３１を介してシーケンスコントロールＣＰＵと繋がっていて、ワーク等の変更によりサーボＣＰＵ２２と連携して、機械的ストッパ１６を上下させることが可能に構成されている。すなわち、基本的に作業領域が、二つのロボットで、それぞれ作業領域が区別されるときは、機械的ストッパ１６を、それぞれＯＮすなわち上方に上げておけば、機械的干渉はない。一方のロボットが干渉領域の他方の作業の処理領域に入いって処理をする必要のあるときは、機械的ストッパ１６をＯＦＦ、すなわち下げておければ、一方のロボットは、他方のロボットの作業領域の作業の処理を可能とする。アーム１１ｂやハンド１１ａの作動範囲を変更する場合、表示・操作パネル２５からの信号により機械的ストッパ１６を上下させることが可能に構成されており、すなわち、一方のロボットが他方の作業の処理領域に入ったときは、シーケンスコントローラのシーケンス制御回路により、他方のロボットの作業を禁止するようインターロックを働かせ、安全領域（図１の一点鎖線で囲った双方のロボットの作業の干渉する領域の外側）の領域の作業処理にとどまるように制御することができる。

このインターロックについてさらに詳細に説明すると、各ロボットの動作のための優先フラグテーブルを用意し、作業者が任意に設定するようにしている。すなわち二つのロボットでは、００，０１，１０，１１の２ビットの優先フラグの組み合わせによりどちらかのロボットが緩衝領域で優先的に作業処理を行うかを定める。この優先フラグが００の時は、双方のロボットに優先権は与えられず、自己作業領域の作業処理のみ行うことができて、他方のロボットの作業領域の作業処理が指令されると、サーボＣＰＵ３０によって、判断処理され、シーケンスコントロールＣＰＵへ出力されて、ストッパにより停止する。この優先フラグテーブルのデータが０１の時は、図１に示した右側のロボットが優先的に干渉領域の作業処理を行うことができるよう、同様にサーボＣＰＵ３０によって、判断処理され、シーケンスコントロールＣＰＵへ出力されて、右側のロボットの機械的ストッパ１６が下げられる。左側のロボットは、緩衝領域外の作業処理を行うか、あるいは、干渉領域以外の安全な位置に待機するようにされる。また、１０の時は、左側のロボットが優先的に同様な作業処理を行う。さらに優先フラグテーブルのデータが１１の時は、左右両方のロボットとも干渉領域での作業処理が可能であるが、干渉するので、作業プログラムの作成に注意を必要とする。また、この優先フラグのデータのモードでは、他の干渉防止技術と併用して用いられると好都合である。

以上のように構成されているので、各ロボットの動作時、コントローラの単独故障による誤動作の際も機械的ストッパが存在するため安全な方法となる。また各機械的ストッパに沿って教示することで各ロボットアームの移動姿勢を制御することが出来るので、教示者が干渉域近傍における各ロボットアームの姿勢を意識することなく教示することが可能である。

この実施形態例では、二つのスカラ型ロボットにより構成した例を示したが、ロボットを三つ以上用いて実施する複数のスカラ型ロボットを用いて構成したロボット装置の例でも、同様に構成して実現できる。そのような場合、境界線の数、各ロボットの作業領域の数、および優先フラグテーブルのビット数を増せばよい。さらに、制御的な構成においての優先フラグの使用の仕方として、隣り合わないロボット間では、干渉がなければ、優先フラグを同時に立て用いてもよく、干渉があっても他の干渉防止技術と併用して用いることもできる。これは例えば複数のロボットが使用される処理装置において、一つおきにロボットの優先度を設定するような場合である。

この発明が適用される作業領域を共有する複数個のスカラ型ロボットを使用してワークを作業の処理を行う装置の概略の説明図である。 この発明が適用される作業領域を共有する複数個のスカラ型ロボットを使用してワークを作業の処理を行なう装置の概略の説明図で、図１のＺ矢視図の拡大した側面図である。 この装置の制御装置の説明図である。

符号の説明

１０ 複数個のスカラ型ロボット並べて作業する装置
１１、１２ スカラ型ロボット
１３ 加工プレート
１４ 被加工物
１５ 干渉域、
１６、１７ 機械的ストッパ
１８ 電磁切換弁
１９ エアーシリンダ
２０ ピストンロッド
２１ 制御装置
２２ サーボＣＰＵ
２３ シーケンスコントローラＣＰＵ
２４ マシンインターフェイス
２５ 表示・操作パネル
２６ バス
２７ サーボドライバ
２８ サーボ制御部
２９ データ変換手段
３０ 記憶部
３１ 入出力モジュール

Claims (6)

1. 作業領域を共有するように複数のスカラ型ロボットを並べてワークを処理するよう構成されたスカラ型ロボット装置の干渉防止方法において、
   前記複数のスカラ型ロボットが現在処理中のワークと次に処理するワークとの間隔を決定し、
   前記現在処理中のワーク上に、作業領域の境界を定める境界線を決定するとともに、
   前記境界線の流れ方向前後に、それぞれのスカラ型ロボットのハンドの作動範囲を決定し、さらに、
   前記スカラ型ロボットのそれぞれのハンドが、それぞれ相手の作業範囲に届かぬ位置に、前記ロボットのアームの動作を選択的に止めるための機械的ストッパを設けて構成し、
   前記複数のスカラ型ロボットの作業領域でのそれぞれのロボットの作業の干渉を防止することを特徴とするスカラ型ロボット装置の干渉防止方法。
2. 作業領域を共有するように二つのスカラ型ロボットを並べてワークを処理するよう構成されたスカラ型ロボット装置の干渉防止方法において、
   前記二つのスカラ型ロボットが現在処理中のワークと次に処理するワークとの間隔Ｌを決定し、
   前記現在加工中のワーク上に、作業領域の境界を定める境界線Ａを決定するとともに、
   前記境界線Ａの前記処理中のワークの流れ方向前後に、それぞれのスカラ型ロボットのハンドの作動範囲Ｌ１またはＬ２を決定し、さらに、
   前記二つのロボットのそれぞれのハンドが、それぞれ相手の前記作業範囲Ｌ１またはＬ２に届かぬ位置に、前記ロボットのアームの動作を選択的に止めるための機械的ストッパを用いて構成し、
   前記二つのスカラ型ロボットの作業領域でのそれぞれのロボットの作業の干渉を防止することを特徴とするスカラ型ロボット装置の干渉防止方法。
3. 前記ロボットのアームの動作を選択的に止めるための機械的ストッパは、干渉する作業領域へ一のスカラ型ロボットが優先的に作業できるよう、優先フラグテーブルを用いて制御される特許請求の範囲１ないし２項に記載のスカラ型ロボット装置の干渉防止方法。
4. 作業領域を共有するように複数のスカラ型ロボットを並べてワークを処理するよう構成されたスカラ型ロボット装置の干渉防止用制御装置であって、
   前記複数のスカラ型ロボットが現在加工中のワークと次に処理するワークとの間隔を決定するワーク間隔決定手段と、
   前記現在処理中のワーク上に、作業領域の境界を定める境界線を決定する境界線決定手段と、
   前記境界線の流れ方向前後に、それぞれのスカラ型ロボットのハンドの作業範囲を決定する作業範囲決定手段と、さらに、
   前記スカラ型ロボットのそれぞれのハンドが、それぞれ相手の作業範囲に届かぬ位置に、前記ロボットのアームの動作を選択的に止める機械的ストッパと、
   を備えて構成し、複数のスカラ型ロボットの作業の干渉を防止することを特徴とするスカラ型ロボットの干渉防止装置。
5. 作業領域を共有するように二つのスカラ型ロボットを並べてワークを処理するよう構成されたスカラ型ロボット装置の干渉防止用制御装置であって、
   現在加工中のワークと次に加工するワークとの間隔Ｌを決定するワーク間隔決定手段と、
   前記現在加工中のワーク上に、作業領域の境界を定める境界線Ａを決定する作業境界決定手段と、
   前記境界線Ａの前記ワークの流れ方向前後に、それぞれのスカラ型ロボットのハンドの自己の作動範囲Ｌ１またはＬ２を決定する作業範囲決定手段と、
   前記二つのスカラ型ロボットのそれぞれのハンドが、それぞれ相手の前記作業範囲Ｌ１またはＬ２に届かぬ位置に、前記二つのスカラ型ロボットのアームの動作を選択的に止める機械的ストッパと、
   を備えて構成し、
   前記二つのスカラ型ロボットの作業域での作業の干渉を防止することを特徴とするスカラ型ロボット装置の干渉防止用制御装置。
6. 特許請求の範囲１ないし２項に記載のスカラ型ロボット装置の干渉防止用制御装置において、ロボットのアームの動作を選択的に止めるための前記機械的ストッパ手段を、干渉する前記作業領域へ、一のスカラ型ロボットの優先的に作業するよう使用されるための優先フラグテーブルを、さらに備えて構成されたことを特徴とするスカラ型ロボット装置の干渉防止用制御装置。

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