JP2008036714A - ワーク搬送装置の制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズに強い光通信方式を採用するとともに、キャリッジの位置ずれ検出を高い信頼性で、かつ安価な構成により実現する。
【解決手段】ガイドレール６の特定位置においてキャリッジ７を検出する近接スイッチ３７，３８，３９および位置検出板４０と、固定側に設けられるコントローラ３１と、キャリッジ７の現在位置を検出するエンコーダと、このエンコーダとコントローラ３１との間で光通信によりデータの授受を行う通信手段とよりなり、コントローラ３１は、キャリッジ７の前記特定位置に対する位置データを記憶する記憶装置と、この記憶装置に記憶されている位置データと、通信手段を介してエンコーダから送信されてくるキャリッジ７の現在位置データとを比較し、その偏差が許容範囲内にあるか否かを判定する。
【選択図】図８

Description

本発明は、ガイドレールに沿って走行される走行体にワーク把持手段を搭載し、このワーク把持手段にてワークを把持して所定位置に搬送するワーク搬送装置の制御方法および制御装置に関するものである。

加工機等に対するワークの搬入・搬出を行う装置として、加工機の上方に走行体を走行させるガイドレールを配置し、このガイドレールに沿って走行される走行体にワーク把持装置（ロボットハンド）を搭載してなるワーク搬送装置が用いられている。

ところで、従来、この種のワーク搬送装置においては、固定側から走行体に対し、駆動用の電源のほかに、各種の制御データを送受信するための通信ラインを接続する必要があったため、この通信ライン設置工事の煩雑さや、通信ラインに要する費用およびメンテナンス上の問題等があった。そこで、これらの問題を解決するために、無線通信回線を用いて走行体等の制御を行うようにしたもの（特許文献１参照）や、トロリーの給電線を利用して重畳通信を行うようにしたもの（特許文献２参照）が提案されている。

すなわち、特許文献１に記載のものでは、通信中におけるノイズの混入などによる誤作動の危険を排除するために、固定側と走行体側（移動側）の双方にコントローラを設け、実行するプログラムのステップ開始時点で、移動側の現在位置データと固定側の指令データとを比較し、両データが一致したときのみプログラム動作を実行するように構成している。

また、特許文献２に記載のものでは、加工ラインの変更に伴う走行部のストローク変更やローディング装置の追加要請に簡単に対応できるようにするために、固定側と走行体側（移動側）の双方にコントローラを設け、移動側への電源供給手段をトロリー方式にするとともに、移動側のコントローラと固定側のコントローラとの間の通信を給電用の電流に信号を重畳させる重畳通信システムとしている。

特開２００３−３４０７５８号公報 特開２００５−１１８９１６号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載のものにおいて、電波による無線通信回線を用いた場合には、ノイズ混入の可能性が高いという問題点がある。また、特許文献１，２に記載のものではいずれも、固定側と走行体側の双方にコントローラを設ける必要があることから、システム構成が大掛かりになってコストアップが避けられないという問題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ノイズに強い光通信方式を採用するとともに、走行体の位置ずれ検出を高い信頼性で、かつ安価な構成により実現することのできるワーク搬送装置の制御方法および制御装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、第１発明によるワーク搬送装置の制御方法は、
ガイドレールに沿って走行される走行体にワーク把持手段を搭載し、このワーク把持手段にてワークを把持して所定位置に搬送するワーク搬送装置の制御方法であって、
前記走行体が特定位置にあるときに、この走行体の現在位置データを光通信で固定側に設けられるコントローラに送信し、この送信された現在位置データと、前記走行体の前記特定位置に対し予め記憶されている記憶位置データとを比較し、これら現在位置データと記憶位置データとの偏差が許容範囲内にあるときに、前記走行体の制御動作を実行することを特徴とするものである。

また、第２発明によるワーク搬送装置の制御装置は、
ガイドレールに沿って走行される走行体にワーク把持手段を搭載し、このワーク把持手段にてワークを把持して所定位置に搬送するワーク搬送装置の制御装置であって、
前記ガイドレールの特定位置において前記走行体を検出する走行体検出手段と、固定側に設けられるコントローラと、前記走行体の現在位置を検出する現在位置検出手段と、この現在位置検出手段と前記コントローラとの間で光通信によりデータの授受を行う通信手段とよりなり、
前記コントローラは、前記走行体の前記特定位置に対する位置データを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されている記憶位置データと、前記通信手段を介して前記現在位置検出手段から送信されてくる前記走行体の現在位置データとを比較し、その偏差が許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段を備えている
ことを特徴とするものである。

前記第２発明において、前記判定手段により前記偏差が前記許容範囲を超えていると判定されたときに異常処理を行う異常処理手段が設けられるのが好ましい（第３発明）。

また、前記第２発明または第３発明において、前記走行体検出手段は、前記走行体に設けられる位置検出板と、前記ガイドレール側に設けられ、前記位置検出板を検出する近接スイッチとにより構成されるのが好ましい（第４発明）。

第１発明または第２発明によれば、走行体の現在位置データが光通信で固定側に送信される方式を採用しているので、電波を用いた無線通信回線による方式に比べてノイズに対して格段に強く、ノイズ混入による誤作動の危険を事前に排除することができる。また、固定側と走行体側の双方にコントローラを設ける必要がなく、コントローラを固定側にのみ設けるという簡素な構造で、走行体の特定位置における現在位置データの正常性の有無を、安価にかつより確実に判定することができる。

次に、本発明によるワーク搬送装置の制御方法および制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るワーク搬送装置の正面図が、図２には同ワーク搬送装置の側面図がそれぞれ示されている。また、図３には、図２のＰ部拡大図が示され、図４には、キャリッジの平面図が、図５には、キャリッジの正面図が、図６には、キャリッジの側面図がそれぞれ示されている。

本実施形態のワーク搬送装置１は、図１、図２に示されるように、複数の支柱２，２と、これら支柱２，２の上端面に固着される水平桁３と、支柱２および水平桁３に固着されるガイドレール６とよりなる走行架台４と、前記ガイドレール６に沿って、加工機（本実施形態ではクランクシャフトミラー）５の上方を走行されるキャリッジ（走行体）７とを備えて構成されている。

図１、図４〜図６に示されるように、前記キャリッジ７は、正面視で矩形状のキャリッジ本体８上に搭載される走行用サーボモータ９の駆動により、この走行用サーボモータ９の駆動軸に装着されるピニオン１２が、ガイドレール６のベースフレーム６ａに基準ブロック１３を介して取付けられるラック１４に噛合されることで、ガイドレール６に沿って走行できるようにされている。図３に示されているように、前記基準ブロック１３の上面には上部レール１５が、ベースフレーム６ａの下面には下部レール１６がそれぞれ取付けられ、キャリッジ本体８に取付けられた荷重受けローラ１７が上部レール１５の上面に摺接されてキャリッジ７の荷重が受支されるとともに、ガイドローラ１８によって上部レール１５および下部レール１６がそれぞれ両側から挟み込まれることによってキャリッジ７の走行が案内される。

また、キャリッジ本体８上には、細長角筒状の昇降体１０が鉛直方向に摺動自在に設置され、この昇降体１０の下端部にワーク把持装置（ワーク把持手段）２０が装着されている。ここで、前記昇降体１０は、キャリッジ本体８上に搭載される昇降用サーボモータ１１の駆動により、この昇降用サーボモータ１１の駆動軸に装着されるピニオン１９が、昇降体１０に取付けられるラック２１に噛合されることで、上方の搬送位置（図１の実線位置）と下方のワーク供給／取出し位置（同鎖線位置）との間で昇降される。なお、前記ワーク把持装置２０は、その詳細構造については説明を省略するが、図２に示されているように、ワークを把持する前後各一対のフィンガーを有する第１フィンガーユニット２２Ａと、同構造の第２フィンガーユニット２２Ｂとが所定角度（約１３５°）をなすように配されてなり、一方のフィンガーユニット２２Ｂで加工を完了したワークの搬出を行い、他方のフィンガーユニット２２Ａで次に加工するワークの搬入を行う、所謂ダブルハンドのワーク把持装置とされている。

図３、図６に示されるように、前記ガイドレール６は、中空矩形断面よりなるベースフレーム６ａを備えており、このベースフレーム６ａにはトロリー取付ブラケット２３が取付けられ、このトロリー取付ブラケット２３には複数のトロリー線２４ａを装備した給電部としての給電トロリー２４が支持されている。また、キャリッジ本体８に対し後方に張り出すように設けられた支持フレーム２５の下面には支持ブラケット２６が取付けられ、この支持ブラケット２６には前記給電トロリー２４のトロリー線２４ａから電力および信号の供給を受ける集電ユニット２７が支持されている。なお、図３中、符号２８にて示されるのは、集電トロリー用端子箱である。

また、前記支持フレーム２５の下部およびそれに対向する架台４の端部には、光通信用送受信部（通信手段）２９，３０がそれぞれ設けられている。これら光通信用送受信部２９，３０は、光通信用送受信変換素子によりキャリッジ７およびそれに付設されたワーク把持装置２０に対する制御命令の送受信等を行う。

図７（ワーク搬送装置のシステム構成を示す模式図）に示されるように、一方側の支柱２には地上制御盤（以下、「コントローラ」という。）３１が設けられ、このコントローラ３１と架台４上部の光通信用送受信部３０とが通信ケーブル３２により接続されるとともに、コントローラ３１と加工機５のリモート入出力装置３３とが通信ケーブル３４により接続されている。

また、交流電源からの電力および信号は、支柱２の上部に配されるトロリー用端子箱３４Ａからトロリー線２４ａに供給され、このトロリー線２４ａから集電ユニット２７を介してガイドレール６に沿って走行されるキャリッジ７に供給される。キャリッジ７上にはサーボアンプ３５ａを備える上部制御盤３５が搭載され、この上部制御盤３５にはトロリー線２４ａからの電力が供給されるとともに、光通信用送受信部２９からの制御信号が供給される。また、前記キャリッジ７上に設けられた昇降体１０と前記上部制御盤３５との間には屈曲保持部材（ケーブルベア（登録商標））３６が配され、このケーブルベア３６内に配される電力線によってワーク把持装置２０への電力の供給がなされるとともに、同ケーブルベア３６内に配される信号線によって上部制御盤３５とワーク把持装置２０との間の制御信号の授受がなされるようになっている。

このようなシステムにおいて、固定側に設置されるコントローラ３１からの動作指令は、通信ケーブル３２および光通信用送受信部３０，２９を介して光通信により上部制御盤３５に与えられ、この動作指令に基づきサーボアンプ３５ａは、走行用サーボモータ９、昇降用サーボモータ１１、更にはワーク把持装置２０のフィンガーユニット２２Ａ，２２Ｂを揺動させるスイングモータおよびフィンガーを開閉させるクランプモータ（いずれも図示せず）を作動させる。

次に、走行用サーボモータ９によるキャリッジ７の走行制御について説明する。前記コントローラ３１にはＲＯＭよりなる記憶装置（記憶手段）が接続されており、この記憶装置内にキャリッジ７の所定位置における位置データが記憶されている。コントローラ３１は、動作指令に基づき、光通信により速度指令（走行用サーボモータ９の回転を指令する電圧指令）およびサーボＯＮ指令（走行用サーボモータ９の制御を有効にする指令）をサーボアンプ３５ａに出力する。これに基づき、サーボアンプ３５ａは、ＡＣ２００Ｖ等の動力供給電源から供給される電力を、前記速度指令に応じた駆動電力信号に変換して走行用サーボモータ９に出力する。また、サーボアンプ３５ａは、走行用サーボモータ９に内蔵されたエンコーダ（現在位置検出手段）からのパルス信号を上部制御盤３５にフィードバックしており、このパルス信号から算出されるモータ回転速度と、前記速度指令との偏差が小さくなるように走行用サーボモータ９を制御する。このようにしてフィードバックループが形成され、走行用サーボモータ９はコントローラ３１に入力される目標位置または目標速度に一致するように回転制御される。

このように、本実施形態では、移動側であるキャリッジ７と固定側との通信方式として電波ノイズに強い光通信が採用されているので、従来の電波による無線通信方式に比べて通信中のノイズの混入による誤作動の危険を排除することができる。しかし、エンコーダの故障等に基づく誤作動を確実に排除するために、本実施形態においては、以下のようなキャリッジ７の位置ずれ検出システムが採用されている。

図８（ａ）に示されるように、ガイドレール６には、ワーク搬入位置に対応する位置（図で左側の支柱２の上方位置）と、ワーク加工位置に対応する位置（加工機５の上方位置）と、ワーク搬出位置に対応する位置（図で右側の支柱２の上方位置）とに、近接スイッチ（静電容量型検出スイッチ）３７，３８，３９がそれぞれ設置されている。一方、キャリッジ７上には、このキャリッジ７がワーク搬入位置、ワーク加工位置およびワーク搬出位置に達したときに前記近接スイッチ３７，３８，３９に対向するように位置検出板（位置検出用ドッグ）４０が取付けられている。こうして、キャリッジ７がワーク搬入位置、ワーク加工位置およびワーク搬出位置のいずれかの位置（これらの位置を「位置ずれチェックポイント」という。）に達すると、近接スイッチ３７，３８，３９が位置検出板４０を検出し、その検出信号がコントローラ３１に送信されるようになっている。

次に、キャリッジ７の位置ずれ検出システムにおける処理について、図９に示されるフローチャートを参照しつつ説明する。

Ｓ１：キャリッジ７が位置ずれチェックポイント（ワーク搬入位置、ワーク加工位置およびワーク搬出位置のいずれかの位置）に達したか否かを、近接スイッチ３７，３８，３９が位置検出板４０を検出したか否かによって判定する。
Ｓ２：キャリッジ７が位置ずれチェックポイントに達していると、近接スイッチ３７，３８，３９からコントローラ３１に検出信号が送信される。コントローラ３１では、この送信信号に基づき、チェックポイントの位置に対応するキャリッジ７の位置データを記憶装置から読み出す。
Ｓ３：次いで、読み出した位置データ（記憶位置データ）と、エンコーダから送信されてくるキャリッジ７の現在位置データとを比較して、両者の偏差を演算により求める。
Ｓ４：求められた偏差が予め設定された許容値内にあるか否かを判定し、許容値内にある場合には正常であると判断し、運転を続行する。一方、許容値を超えている場合には、ステップ５へ進む。
Ｓ５：偏差が許容値を超えている場合であるので、異常であると判断し、運転を中断して警報を発する等の異常処理を行う。

なお、本実施形態では、ワーク搬送装置１の起動時にキャリッジ７が位置ずれチェックポイントにない場合には、まずキャリッジ７を位置ずれチェックポイントの位置へ向けて低速で移動した後、この位置ずれチェックポイントでコントローラ３１内に記憶されている記憶位置データと現在位置データとを比較し、両位置データが一致していれば通常動作（高速処理）に切り替えるようにされる。

このように本実施形態の位置ずれ検出システムによれば、特定位置である位置ずれチェックポイントにおいて、記憶位置データと現在位置データとを比較することにより位置ずれの有無を判断することができる。したがって、従来のように固定側とキャリッジ側の双方にコントローラを設ける必要がなく、固定側にのみコントローラ３１を設け、キャリッジ７上の上部制御盤３５にはコントローラを搭載することなくそのキャリッジ７の位置ずれ検出を高精度に行うことができる。このため、システム構成を簡素化することができる。また、本実施形態では、キャリッジ７の現在位置データが光通信で固定側に送信される方式を採用しているので、電波を用いる無線通信回線による方式に比べてノイズに対して格段に強く、ノイズ混入による誤作動の危険を事前に排除することができるという利点がある。

本実施形態では、位置ずれチェックポイントとして、ワーク搬入位置、ワーク加工位置およびワーク搬出位置の３箇所設けるものについて説明したが、この位置ずれチェックポイントは少なくとも１箇所設けることで所望の目的を達成することができる。また、この位置ずれチェックポイントは、上記の位置以外に、例えばワーク搬入位置からガイドレールの端部側に退避した位置である給脂位置（潤滑油供給位置）に設けることもできる。

本実施形態では、近接スイッチ３７，３８，３９として静電容量型検出スイッチを用いたものを説明したが、この近接スイッチは他の方式の検出スイッチを用いても良い。

本発明の一実施形態に係るワーク搬送装置の正面図 本発明の一実施形態に係るワーク搬送装置の側面図 図２のＰ部拡大図 キャリッジの平面図 キャリッジの正面図 キャリッジの側面図 ワーク搬送装置のシステム構成を示す模式図 キャリッジの位置ずれ検出システム説明図 キャリッジの位置ずれ検出システムの処理内容を示すフローチャート

符号の説明

１ ワーク搬送装置
４ 架台
５ 加工機
６ ガイドレール
７ キャリッジ（走行体）
９ 走行用サーボモータ
１０ 昇降体
２０ ワーク把持装置（ワーク把持手段）
２９，３０ 光通信用送受信部（通信手段）
３１ コントローラ（判定手段、異常処理手段）
３５ 上部制御盤
３５ａ サーボアンプ
３７，３８，３９ 近接スイッチ（走行体検出手段）
４０ 位置検出板（走行体検出手段）

Claims (4)

1. ガイドレールに沿って走行される走行体にワーク把持手段を搭載し、このワーク把持手段にてワークを把持して所定位置に搬送するワーク搬送装置の制御方法であって、
   前記走行体が特定位置にあるときに、この走行体の現在位置データを光通信で固定側に設けられるコントローラに送信し、この送信された現在位置データと、前記走行体の前記特定位置に対し予め記憶されている記憶位置データとを比較し、これら現在位置データと記憶位置データとの偏差が許容範囲内にあるときに、前記走行体の制御動作を実行することを特徴とするワーク搬送装置の制御方法。
2. ガイドレールに沿って走行される走行体にワーク把持手段を搭載し、このワーク把持手段にてワークを把持して所定位置に搬送するワーク搬送装置の制御装置であって、
   前記ガイドレールの特定位置において前記走行体を検出する走行体検出手段と、固定側に設けられるコントローラと、前記走行体の現在位置を検出する現在位置検出手段と、この現在位置検出手段と前記コントローラとの間で光通信によりデータの授受を行う通信手段とよりなり、
   前記コントローラは、前記走行体の前記特定位置に対する位置データを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されている記憶位置データと、前記通信手段を介して前記現在位置検出手段から送信されてくる前記走行体の現在位置データとを比較し、その偏差が許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段を備えている
   ことを特徴とするワーク搬送装置の制御装置。
3. 前記判定手段により前記偏差が前記許容範囲を超えていると判定されたときに異常処理を行う異常処理手段が設けられる請求項２に記載のワーク搬送装置の制御装置。
4. 前記走行体検出手段は、前記走行体に設けられる位置検出板と、前記ガイドレール側に設けられ、前記位置検出板を検出する近接スイッチとにより構成される請求項２または３に記載のワーク搬送装置の制御装置。

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