JP5980042B2

JP5980042B2 - 搬送装置の制御方法及び搬送システム

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Publication number: JP5980042B2
Application number: JP2012180465A
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Inventors: 和宣矢部; 佳典八本
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Publication date: 2016-08-31
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Description

本発明は、ワークが始点、経由点、終点の少なくとも３点を連続して移動するよう複数の駆動源を同期させて駆動する電子カム制御を行う搬送装置の制御方法、及び搬送システムに関する。

従来、複数の駆動源を組み合わせ、先端でワークを保持して搬送する搬送装置が知られている。このような搬送装置の教示方法として、始点から終点の間に、ワークと衝突するおそれのある障害物が搬送経路上に存在する場合、障害物を回避するために、経由点を教示する方法が一般的である。

従来は、まず、始点、経由点及び終点を設定し、各点をワークが通過するように、各駆動源のカム曲線（時刻に対する駆動源の駆動量を示す曲線）を生成する。このようにして生成されたカム曲線は、教示データとしてメモリ等に記録される。そして、各駆動源をメモリに記録させておいた各カム曲線に基づいて動作させることで、ワークが各点を通過して移動する。その際、経由点を目標位置としてワークを通過させるために、経由点を通過する際に各駆動源を減速するように各カム曲線を設定しておくのが一般的であった。このため、ワークが始点から経由点を通過し終点に至るまでの一連の動作時間が遅延するといった問題があった。

これに対し、始点と終点との間に経由点を設定することによる動作時間の遅延を改善するものとして、経由点の近傍を減速せずに通過させて動作時間の遅延を解消するロボット移動制御方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−９９３４７号公報

しかしながら、上記特許文献１では、動作時間の短縮を優先させて経由点から外れた位置をロボットが通過するように制御していたため、経由点を高精度に通過させることができず、外部の障害物と衝突するおそれがあった。このため、経由点を通過させるためには、従来のように、経由点で減速しなくてはならず、動作時間の遅延を解決することができなかった。

また、始点と終点との間に経由点を設定するカム曲線の生成方法として、一般的にワーク先端の動作軌跡を決めた後にこの動作軌跡に沿ってワークが動作するようカム曲線を生成する方法が知られている。

しかし、このような教示方法の場合、駆動源の最大出力（具体的には駆動源の最大駆動速度又は最大駆動加速度）を超えたカム曲線が生成されることもあり、実際に動作することができない場合もある。このため、試行錯誤的に各駆動源の最大出力を超えないように教示を繰り返す必要があるため、教示作業に多くの手間と時間が必要であった。

そこで、本発明は、始点と終点との間に経由点を設定した際の搬送装置の動作時間を短縮し、かつ高精度に経由点をワークが通過するカム曲線を生成する搬送装置の制御方法及び搬送システムを提供することを目的とするものである。

本発明は、複数の駆動源を有する搬送装置により搬送されるワークが始点から終点に移動するように、時刻と駆動量との関係を示すカム曲線を前記各駆動源に対応して生成し、前記各駆動源を各カム曲線に基づいて動作させる搬送装置の制御方法において、ワークを始点から終点に移動させる際に前記各駆動源の動作時間が最短となる前記各駆動源に対応する仮カム曲線を生成する仮カム曲線生成ステップと、前記複数の駆動源のうち最も長い時間動作する駆動源に対応する仮カム曲線を該駆動源に対応するカム曲線に設定する第１カム曲線設定ステップと、前記始点と前記終点との間であってワークが障害物に衝突しない位置に経由点を設定する経由点設定ステップと、前記複数の駆動源のうち残りの駆動源の動作時間が、前記最も長い時間動作する駆動源の動作時間を超えない範囲で、前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線を、ワークが前記経由点を通過するように調整する調整ステップと、前記調整ステップにより調整された前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線を、前記残りの駆動源に対応するカム曲線に設定する第２カム曲線設定ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、残りの駆動源の動作時間が最も長い時間動作する駆動源の動作時間を超えないように、各カム曲線が設定されるので、搬送装置の動作時間を短縮することができる。さらにワークが経由点を通過するため、ワークの障害物への衝突もなく搬送装置を動作させることができるようになり、生産効率が向上する。

第１実施形態に係る搬送システムの概略構成を示す説明図である。第１実施形態に係る搬送システムの制御系の構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る制御装置のカム曲線生成部の動作を示すフローチャートである。第１実施形態の各モータに対応するカム曲線を示す説明図である。比較例の制御装置のカム曲線生成部の動作を示すフローチャートである。第１実施形態及び比較例のカム曲線を示す説明図である。第２実施形態に係る制御装置のカム曲線生成部の動作を示すフローチャートである。第２実施形態の各モータに対応するカム曲線を示す説明図である。第２実施形態及び比較例のカム曲線を示す説明図である。第３実施形態に係る搬送システムの概略構成を示す説明図である。第３実施形態に係る制御装置のカム曲線生成部の動作を示すフローチャートである。第３実施形態の各モータに対応するカム曲線を示す説明図である。第３実施形態及び比較例のカム曲線を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る搬送システムの概略構成を示す説明図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る搬送システムの制御系の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、搬送システム１００は、搬送装置１０１と、搬送装置１０１を制御する制御装置２０１と、を備えている。搬送装置１０１は、ワークＷの所定の位置（例えば先端の位置）が始点ｓから経由点ｐを経由して終点ｅへ移動するように、ワークＷを搬送する装置である。このワークＷを搬送する経路上には、障害物である外部装置Ｏが存在し、ワークＷが外部装置Ｏに衝突するのを避けるため、ワークＷに経由点ｐを通過させる。

搬送装置１０１は、基台１０２と、基台１０２を搬送方向（図１では水平方向）であるＸ方向に駆動する第１駆動源であるモータ１０３（図２）と、基台１０２上に搭載された支持部材１０４と、を備えている。また、搬送装置１０１は、支持部材１０４にＸ方向に対して直交する方向（図１では垂直方向）であるＺ方向に移動可能に支持された保持部材１０５と、保持部材１０５をＺ方向に駆動する第２駆動源であるモータ１０６（図２）と、を備えている。つまり、保持部材１０５（ワークＷ）は、モータ１０３によりＸ方向に駆動され、モータ１０６によりＺ方向に駆動される。これらモータ１０３，１０６は、電動の回転モータである。なお、モータ１０３，１０６には、それぞれ位置検出器であるエンコーダ１１１，１１２が設けられている。保持部材１０５は、ワークＷを保持するものである。

制御装置２０１は、電子カム制御を行うものであり、図２に示すように、教示点記憶部２０２と、カム曲線生成部２０３と、テーブル記憶部２０４と、制御部を構成するＸ軸制御部２０５及びＺ軸制御部２０６と、を有している。

本第１実施形態では、教示点記憶部２０２には、予めユーザによる不図示の教示装置の教示操作により、教示点であるワークＷの始点ｓ、経由点ｐ及び終点ｅの座標データが格納されている。

カム曲線生成部２０３は、ワークＷの先端が始点ｓ、経由点ｐ及び終点ｅを順次通過するように、時刻と駆動量との関係を示すカム曲線を、各モータ１０３，１０６に対応して生成する。本第１実施形態では、制御装置２０１がＣＰＵを有しており、ＣＰＵがプログラムに従って動作することで、カム曲線生成部２０３として機能する。

テーブル記憶部２０４には、カム曲線生成部２０３により生成されたカム曲線が、テーブルデータとして格納される。

Ｘ軸制御部２０５は、テーブル記憶部２０４に格納されているモータ１０３に対応するカム曲線のテーブルデータを読み出し、カム曲線に従って、時刻に対応する駆動量でモータ１０３を動作させる電子カム制御を実行する。その際、Ｘ軸制御部２０５は、Ｚ軸制御部２０６と同期して動作するように、同期信号を示す指令パルスをＺ軸制御部２０６に送信し、カム曲線に従った電子カム制御の実行を開始する。

Ｚ軸制御部２０６は、テーブル記憶部２０４に格納されているモータ１０６に対応するカム曲線のテーブルデータを読み出し、カム曲線に従って、時刻に対応する駆動量でモータ１０６を動作させる電子カム制御を実行する。その際、Ｚ軸制御部２０６は、Ｘ軸制御部２０５と同期して動作するように、指令パルスの受信により、カム曲線に従った電子カム制御の実行を開始する。

以下に搬送装置１０１による搬送動作について説明する。搬送装置１０１は、Ｘ軸制御部２０５及びＺ軸制御部２０６の制御の下、始点ｓの位置でワークＷを不図示の前工程の位置決め装置から保持部材１０５によって受け取る。

搬送装置１０１は、それぞれのカム曲線に基づくＸ軸制御部２０５及びＺ軸制御部２０６の電子カム制御により、ワークＷを、始点ｓから経由点ｐを通過し終点ｅまで搬送（前進動作）する。この電子カム制御では、ワークＷが経由点ｐを通過してワークＷと外部装置Ｏとの衝突を回避するために、モータ１０３の駆動によるワークＷのＸ方向への搬送中に、モータ１０６を同期して動作させる。

搬送装置１０１により搬送されるワークＷが終点ｅに至ると、ワークＷを次工程の不図示の位置決め装置へ受け渡す。その後、搬送装置１０１は前進動作と同様に後退動作し、始点ｓの位置へ戻る。この動作を繰り返し、ワークＷを順次搬送する。

図３は、本発明の第１実施形態に係る制御装置のカム曲線生成部の動作を示すフローチャートである。図４は、各モータに対応するカム曲線を示す説明図である。

まず、カム曲線生成部２０３は、始点ｓを設定する（Ｓ１）。ここで、カム曲線生成部２０３が始点ｓを設定するとは、本第１実施形態では、カム曲線生成部２０３が教示点記憶部２０２から始点ｓの座標データを読み出して、始点ｓの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。この始点ｓは、ワークＷを受け取る位置の教示点である。始点ｓの座標は、例えば図１に示すように、（Ｘ，Ｚ）＝（０，０）に設定される。

また、カム曲線生成部２０３は、終点ｅを設定する（Ｓ２）。ここで、カム曲線生成部２０３が終点ｅを設定するとは、本第１実施形態では、カム曲線生成部２０３が教示点記憶部２０２から終点ｅの座標データを読み出して、終点ｅの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。この終点ｅは、ワークＷの搬送先を示す教示点である。終点ｅの座標は、例えば図１に示すように、（Ｘ，Ｚ）＝（３００，５０）に設定される。

次に、カム曲線生成部２０３は、ワークＷを始点ｓから終点ｅに移動させる際に各モータ１０３，１０６の動作時間が最短となる各モータ１０３，１０６に対応する仮カム曲線ｆ，ｕを生成する仮カム曲線生成処理を実行する（Ｓ３：仮カム曲線生成ステップ）。ここで、モータ１０３に対応する仮カム曲線ｆをＸ軸仮カム曲線、モータ１０６に対応する仮カム曲線ｕをＺ軸仮カム曲線と称する。

以下、仮カム曲線ｆ，ｕの生成について具体的に説明する。モータ１０３を最大出力で動作させることで、モータ１０３の動作時間が最短となり、図４（ａ）に示すような動作時間Ｔｘの速度曲線４０３となる。また、モータ１０６を最大出力で動作させることで、モータ１０６の動作時間が最短となり、図４（ａ）に示すような動作時間Ｔｚの速度曲線４０６となる。これら速度曲線４０３，４０６から、図４（ｂ）に示すようなＸ軸仮カム曲線ｆ及びＺ軸仮カム曲線ｕが生成される。ここで、仮カム曲線とは、カム曲線として決定される前の曲線のことである。また、モータ１０３，１０６を最大出力で動作させるとは、例えばモータ１０３，１０６を最大駆動速度で動作させる場合や、モータ１０３，１０６を最大駆動加速度で動作させる場合である。

次に、カム曲線生成部２０３は、Ｘ軸仮カム曲線ｆの動作時間ＴｘとＺ軸仮カム曲線ｕの動作時間Ｔｚとを算出し、動作時間の長い仮カム曲線を判別する。この動作時間の長い仮カム曲線が調整しない仮カム曲線であるので、これ以外の仮カム曲線を、調整対象の仮カム曲線に決定する（Ｓ４）。なお、本第１実施形態では、動作時間の長い仮カム曲線は、Ｚ軸仮カム曲線ｕであり、調整対象である動作時間の短い仮カム曲線は、Ｘ軸仮カム曲線ｆである。

したがって、カム曲線生成部２０３は、調整しない仮カム曲線（本第１実施形態では、Ｚ軸仮カム曲線ｕ）をカム曲線に設定する第１カム曲線設定処理を実行する（Ｓ５：第１カム曲線設定ステップ）。つまり、カム曲線生成部２０３は、複数のモータ１０３，１０６のうち最も長い時間動作するモータ１０６に対応するＺ軸仮カム曲線ｕをモータ１０６に対応するカム曲線であるＺ軸カム曲線ｕに設定する。より具体的には、カム曲線生成部２０３は、Ｚ軸カム曲線ｕのテーブルデータを、テーブル記憶部２０４に格納する。

次に、カム曲線生成部２０３は、始点ｓと終点ｅとの間であってワークＷが障害物である外部装置Ｏに衝突しない位置に経由点ｐ（ｐｘ，ｐｚ）を設定する経由点設定処理を実行する（Ｓ６：経由点設定ステップ）。本第１実施形態では、教示点記憶部２０２に経由点ｐの座標データが格納されているため、カム曲線生成部２０３は、教示点記憶部２０２から経由点ｐの座標データを読み出すことで、経由点ｐを設定する。つまり、カム曲線生成部２０３が経由点ｐを設定するとは、本第１実施形態では、カム曲線生成部２０３が教示点記憶部２０２から経由点ｐの座標データを読み出して、経由点ｐの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。この教示点記憶部２０２に格納されている座標データは、ワークＷが外部装置Ｏに衝突しないようにユーザが決めた値である。例えば、外部装置Ｏの座標が、図１に示すように（Ｘ，Ｚ）＝（１００，３０）であるので、経由点ｐは、図４（ｂ）に示すＸ方向干渉領域及びＺ方向干渉領域を避けた（ｐｘ，ｐｚ）＝（８０，５０）に設定される。ここで、図４（ｂ）に示すＸ方向干渉領域は、Ｚ軸カム曲線が変位３０になる位相までに、Ｘ方向に１００以上の位置に移動していると、ワークＷと外部装置Ｏとが干渉する領域を表している。また、Ｚ方向干渉領域は、Ｘ軸カム曲線が変位１００になる位相以降、Ｚ方向に３０以下の位置に留まっていると干渉する領域を表している。つまり、経由点ｐは、ワークＷが外部装置Ｏに接触しない領域内の点に設定される。

次にカム曲線生成部２０３は、モータ１０３，１０６のうち残りのモータ１０３の動作時間Ｔｘが、モータ１０６の動作時間Ｔｚを超えない範囲で、Ｘ軸仮カム曲線ｆをワークが経由点ｐを通過するように調整する調整処理を実行する（Ｓ７：調整ステップ）。つまり、カム曲線生成部２０３は、調整対象である動作時間の短い仮カム曲線ｆを、モータ１０６の動作開始時刻を下回らず、且つ動作終了時刻を上回らないように、動作時間Ｔｚ内で調整する。

この調整方法は、どのような調整方法であってもよいが、本第１実施形態では、Ｘ軸仮カム曲線ｆの位相を調整する。このようにＸ軸仮カム曲線ｆの位相を調整するようにしたので、調整した仮カム曲線においてモータ１０３は最大出力に維持されて最大出力を超えることはなく、また、調整作業も容易である。

次に、カム曲線生成部２０３は、ステップＳ７にて調整済みのＸ軸仮カム曲線を、モータ１０３に対応するカム曲線であるＸ軸カム曲線ｈに設定する第２カム曲線設定処理を実行する（Ｓ８：第２カム曲線設定ステップ）。より具体的には、カム曲線生成部２０３は、Ｘ軸カム曲線ｈのテーブルデータを、テーブル記憶部２０４に格納する。

なお、テーブル記憶部２０４において、Ｘ軸カム曲線ｈのテーブルデータ及びＺ軸カム曲線ｕのテーブルデータは、時刻の同期が図られた状態で格納されている。

次に、比較例として、始点ｓ、経由点ｐ及び終点ｅを設定した後に、各教示点ｓ，ｐ，ｅを通過するカム曲線を生成する場合について説明する。図５は、比較例の制御装置のカム曲線生成部の動作を示すフローチャートである。まず、カム曲線生成部は、始点ｓ、終点ｅ、経由点ｐを設定する（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。次に、カム曲線生成部は、Ｘ軸カム曲線における始点ｓと経由点ｐとの間の第１部分、及びＺ軸カム曲線における始点ｓと経由点ｐとの間の第１部分を生成する（Ｓ１４）。次に、カム曲線生成部は、Ｘ軸カム曲線における経由点ｐと終点ｅの間の第２部分、及びＺ軸カム曲線における経由点ｐと終点ｅの間の第２部分を生成する（Ｓ１５）。次に、カム曲線生成部は、第１部分と第２部分とを重ね合わせ、Ｘ軸カム曲線及びＺ軸カム曲線を生成する（Ｓ１６）。

図６は、第１実施形態及び比較例のカム曲線を示す説明図であり、図６（ａ）は第１実施形態のカム曲線、図６（ｂ）は比較例のカム曲線を示している。

図６（ｂ）に示す比較例のカム曲線では、経由点ｐを高精度に通過させるために、その近傍において、Ｘ軸、Ｚ軸のモータの駆動速度はほぼゼロに近くなり、時刻に対する駆動量が小さい。そして、再度各軸のモータが駆動速度を上げて終点ｅに至るが、始点ｓから終点ｅまでの動作時間が遅延している。

これに対して、図６（ａ）に示す本第１実施形態のカム曲線では、最大出力で動作させた際のモータ１０３，１０６に対応する仮カム曲線を生成し、動作時間が長い方のモータに対応する仮カム曲線をカム曲線に設定している。本第１実施形態では、モータ１０６の動作時間が長いので、動作時間の遅延を避けるために、モータ１０６に対応する仮カム曲線をＺ軸カム曲線に設定している。そして、残りの仮カム曲線をワークＷが経由点ｐを通過するように位相調整して、調整結果をカム曲線に設定している。したがって、始点ｓから終点ｅまでの動作時間を短縮することができる。また、経由点ｐにおいても高精度に通過させることができる。

以上、本第１実施形態によれば、最短の動作時間が最も長いモータ１０６は、最短の動作時間Ｔｚで動作し、残りのモータ１０３も、動作時間Ｔｘが最短の動作時間Ｔｚを超えないように動作するよう、各カム曲線が設定される。したがって、搬送装置１０１の動作時間を短縮できる。

特に、モータ１０３に対応する仮カム曲線は、位相をずらすことで調整しているので、調整後もモータ１０３の最大出力を超えることがなく、また、調整作業を繰り返し行う必要もなくなり、調整作業の手間が省け、短時間でカム曲線を生成ことができる。

さらにワークＷが経由点ｐを通過するため、ワークＷの外部装置Ｏへの衝突もなく搬送装置１０１を動作させることができるようになり、生産効率が向上する。また、経由点ｐを通過するためにモータ１０３，１０６の駆動速度を下げる必要がなく、短時間かつ高精度に経由点ｐを通過させることができる。

なお、本第１実施形態では、ステップＳ７における調整処理で、モータ１０３に対応する仮カム曲線の位相を調整するようにしたが、これに限定するものではなく、モータ１０３に対応する仮カム曲線の傾き（モータ１０３の駆動速度）を調整するようにしてもよい。具体的には、モータ１０３の最大出力を超えないように、仮カム曲線の傾き（モータの駆動速度）を小さくするように調整するとよい。また、この調整処理は、動作時間Ｔｘが動作時間Ｔｚを超えない範囲で行えばよく、これにより、搬送装置１０１の動作時間を短縮することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の搬送システムについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る制御装置のカム曲線生成部の動作を示すフローチャートである。図８は、各モータに対応するカム曲線を示す説明図である。本第２実施形態では、カム曲線生成部２０３の処理動作が上記第１実施形態と異なるものである。具体的には、上記第１実施形態では、教示点記憶部２０２に経由点ｐの座標データが格納されている場合のカム曲線生成部２０３の処理動作について説明した。これに対し、本第２実施形態では、教示点記憶部２０２に経由点ｐの座標データが格納されておらず（つまり、ユーザにより経由点ｐが教示されておらず）、カム曲線生成部２０３が経由点ｐの座標データを求めるものである。本第２実施形態においては、カム曲線生成部２０３の処理動作について詳細に説明し、装置構成については、上記第１実施形態と同様であるため、上記第１実施形態と同一符号を付して、説明を省略する。

まず、カム曲線生成部２０３は、始点ｓを設定する（Ｓ２１）。ここで、カム曲線生成部２０３が始点ｓを設定するとは、本第２実施形態では、カム曲線生成部２０３が教示点記憶部２０２から始点ｓの座標データを読み出して、始点ｓの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。この始点ｓは、ワークＷを受け取る位置の教示点である。始点ｓの座標は、例えば図１に示すように、（Ｘ，Ｚ）＝（０，０）に設定される。

また、カム曲線生成部２０３は、終点ｅを設定する（Ｓ２２）。ここで、カム曲線生成部２０３が終点ｅを設定するとは、本第２実施形態では、カム曲線生成部２０３が教示点記憶部２０２から終点ｅの座標データを読み出して、終点ｅの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。この終点ｅは、ワークＷの搬送先を示す教示点である。終点ｅの座標は、例えば図１に示すように、（Ｘ，Ｚ）＝（３００，５０）に設定される。

次に、カム曲線生成部２０３は、ワークＷを始点ｓから終点ｅに移動させる際に各モータ１０３，１０６の動作時間が最短となる各モータ１０３，１０６に対応する仮カム曲線ｆ，ｕを生成する仮カム曲線生成処理を実行する（Ｓ２３：仮カム曲線生成ステップ）。ここで、モータ１０３に対応する仮カム曲線ｆをＸ軸仮カム曲線、モータ１０６に対応する仮カム曲線ｕをＺ軸仮カム曲線と称する。

次に、カム曲線生成部２０３は、Ｘ軸仮カム曲線ｆの動作時間ＴｘとＺ軸仮カム曲線ｕの動作時間Ｔｚとを算出し、動作時間の長い仮カム曲線を判別する。この動作時間の長い仮カム曲線が調整しない仮カム曲線であるので、これ以外の仮カム曲線を、調整対象の仮カム曲線に決定する（Ｓ２４）。なお、本第２実施形態では、動作時間の長い仮カム曲線は、Ｚ軸仮カム曲線ｕであり、調整対象の仮カム曲線は、Ｘ軸仮カム曲線ｆである。

したがって、カム曲線生成部２０３は、調整しない仮カム曲線（本第２実施形態では、Ｚ軸仮カム曲線ｕ）をカム曲線に設定する第１カム曲線設定処理を実行する（Ｓ２５：第１カム曲線設定ステップ）。つまり、カム曲線生成部２０３は、複数のモータ１０３，１０６のうち最も長い時間動作するモータ１０６に対応するＺ軸仮カム曲線ｕをモータ１０６に対応するカム曲線であるＺ軸カム曲線ｕに設定する。より具体的には、カム曲線生成部２０３は、Ｚ軸カム曲線ｕのテーブルデータを、テーブル記憶部２０４に格納する。

次に、カム曲線生成部２０３は、Ｘ軸仮カム曲線ｆの位相を、ワークＷが外部装置Ｏに衝突しない範囲で且つ最も長い時間動作するモータ１０６の動作時間を超えない範囲で変化させる。そして、カム曲線生成部２０３は、変化させたＸ軸仮カム曲線の値から所定時刻Ｔ１における経由点ｐ（本第２実施形態では経由点ｐｘ）の設定可能範囲αを求め、設定可能範囲α内で経由点ｐを設定する経由点設定処理を実行する（Ｓ２６：経由点設定ステップ）。具体的には、上限のＸ軸仮カム曲線（図８ではＸ軸仮カム曲線ｆ）と、下限のＸ軸仮カム曲線（図８ではＸ軸仮カム曲線ｇ）とが求まり、所定時刻Ｔ１におけるＸ軸の経由点ｐｘの設定可能範囲αが求まる。なお、Ｚ軸についてはカム曲線が決定されているため、所定時刻Ｔ１における経由点ｐｚの設定可能範囲は、一点に決まる。また、所定時刻Ｔ１は、モータ１０６の動作開始時刻と動作終了時刻との間の時刻である。

経由点ｐ（ｐｘ）の値は、設定可能範囲α内であれば任意に設定してよいが、本第２実施形態では、ワークＷと外部装置Ｏとの衝突を確実に防止するために、設定可能範囲αの略中心値としている。

本第２実施形態において、カム曲線生成部２０３が経由点ｐを設定するとは、設定可能範囲内で経由点ｐの座標データを求めて、経由点ｐの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。例えば、外部装置Ｏの座標が、図１に示すように（Ｘ，Ｚ）＝（１００，３０）であるので、経由点ｐは、図８に示すＸ方向干渉領域及びＺ方向干渉領域を避けた（ｐｘ，ｐｚ）＝（８０，５０）に設定される。

次にカム曲線生成部２０３は、モータ１０３，１０６のうち残りのモータ１０３の動作時間Ｔｘが、モータ１０６の動作時間Ｔｚを超えない範囲で、Ｘ軸仮カム曲線ｆをワークが経由点ｐを通過するように調整する調整処理を実行する（Ｓ２７：調整ステップ）。つまり、カム曲線生成部２０３は、調整対象である動作時間の短い仮カム曲線ｆを、モータ１０６の動作開始時刻を下回らず、且つ動作終了時刻を上回らないように、動作時間Ｔｚ内で調整する。

本第２実施形態では、Ｘ軸仮カム曲線ｆの位相を調整する。このようにＸ軸仮カム曲線ｆの位相を調整するようにしたので、調整した仮カム曲線においてモータ１０３は最大出力に維持されて最大出力を超えることはなく、また、調整作業も容易である。

次に、カム曲線生成部２０３は、ステップＳ２７にて調整済みのＸ軸仮カム曲線を、モータ１０３に対応するカム曲線であるＸ軸カム曲線ｈに設定する第２カム曲線設定処理を実行する（Ｓ２８：第２カム曲線設定ステップ）。より具体的には、カム曲線生成部２０３は、Ｘ軸カム曲線ｈのテーブルデータを、テーブル記憶部２０４に格納する。

図９は、第２実施形態及び比較例のカム曲線を示す説明図であり、図９（ａ）は第２実施形態のカム曲線、図９（ｂ）は比較例のカム曲線を示している。

図９（ｂ）に示す比較例のカム曲線では、経由点ｐを高精度に通過させるために、その近傍において、Ｘ軸、Ｚ軸のモータの駆動速度はほぼゼロに近くなり、時刻に対する駆動量が小さい。そして、再度各軸のモータが駆動速度を上げて終点ｅに至るが、始点ｓから終点ｅまでの動作時間が遅延している。

これに対して、図９（ａ）に示す本第２実施形態のカム曲線では、最大出力で動作させた際のモータ１０３，１０６に対応する仮カム曲線を生成し、動作時間が長い方のモータに対応する仮カム曲線をカム曲線に設定している。本第２実施形態では、モータ１０６の動作時間が長いので、動作時間の遅延を避けるために、モータ１０６に対応する仮カム曲線をＺ軸カム曲線に設定している。そして、残りの仮カム曲線をワークＷが経由点ｐを通過するように位相調整して、調整結果をカム曲線に設定している。したがって、始点ｓから終点ｅまでの動作時間を短縮することができる。また、経由点ｐにおいても高精度に通過させることができる。

以上、本第２実施形態によれば、最短の動作時間が最も長いモータ１０６は、最短の動作時間Ｔｚで動作し、残りのモータ１０３も、動作時間Ｔｘが最短の動作時間Ｔｚを超えないように動作するよう、各カム曲線が設定される。これにより、経由点ｐを高精度に通過させることができるとともに、経由点ｐの近傍においてもモータ１０３，１０６の最大出力を維持することができる。したがって、搬送装置１０１の動作時間を短縮できる。

さらにワークＷが経由点ｐを通過するため、ワークＷの外部装置Ｏへの衝突もなく搬送装置１０１を動作させることができるようになり、生産効率が向上する。

また、動作時間の長いモータをモータ１０６と判定し、その動作時間以内に教示点である経由点ｐを設定できる設定可能範囲αを求めることができる。そのため、通常、最短時間となる経由点ｐを試行錯誤的に設定するような作業であったが、図８に示すように、経由点ｐの設定可能範囲αを求め、その範囲αの中において経由点ｐを設定することで、容易に最短時間となる経由点ｐの設定作業ができる。したがって、経由点ｐの設定作業を短時間で容易に行うことができる。また、範囲αの中で経由点ｐを設定したことで、始点ｓから終点ｅまでを最短の動作時間とすることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る搬送システムについて説明する。図１０は、本発明の第３実施形態に係る搬送システムの概略構成を示す説明図である。図１１は、本発明の第３実施形態に係る制御装置のカム曲線生成部の動作を示すフローチャートである。図１２は、各モータに対応するカム曲線を示す説明図である。

本第３実施形態では、カム曲線生成部２０３の処理動作が上記第１及び第２実施形態と異なるものである。本第３実施形態においては、カム曲線生成部２０３の処理動作について詳細に説明し、装置構成については、上記第１実施形態と同様であるため、上記第１実施形態と同一符号を付して、説明を省略する。

上記第１及び第２実施形態では、経由点が１つであったが、経由点が複数であってもよく、本第３実施形態では、２つの経由点がある場合について説明する。そして、本第３実施形態では、経由点が２つあるため、上記第２実施形態で説明した、図７のステップＳ２６における経由点設定ステップを第１経由点設定ステップ及び第２経由点設定ステップに分けて説明する。同様に、ステップＳ２７における調整ステップを第１調整ステップ及び第２調整ステップに分けて説明する。

まず、カム曲線生成部２０３は、始点ｓを設定する（Ｓ３１）。ここで、カム曲線生成部２０３が始点ｓを設定するとは、本第３実施形態では、カム曲線生成部２０３が教示点記憶部２０２から始点ｓの座標データを読み出して、始点ｓの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。この始点ｓは、ワークＷを受け取る位置の教示点である。始点ｓの座標は、例えば図１０に示すように、（Ｘ，Ｚ）＝（０，０）に設定される。

また、カム曲線生成部２０３は、終点ｅを設定する（Ｓ３２）。ここで、カム曲線生成部２０３が終点ｅを設定するとは、本第３実施形態では、カム曲線生成部２０３が教示点記憶部２０２から終点ｅの座標データを読み出して、終点ｅの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。この終点ｅは、ワークＷの搬送先を示す教示点である。終点ｅの座標は、例えば図１０に示すように、（Ｘ，Ｚ）＝（３００，１００）に設定される。

カム曲線生成部２０３は、ワークＷを始点ｓから終点ｅに移動させる際に各モータ１０３，１０６の動作時間が最短となる各モータ１０３，１０６に対応する仮カム曲線ｆ，ｕ（図８）を生成する仮カム曲線生成処理を実行する（Ｓ３３：仮カム曲線生成ステップ）。ここで、モータ１０３に対応する仮カム曲線ｆをＸ軸仮カム曲線、モータ１０６に対応する仮カム曲線ｕをＺ軸仮カム曲線と称する。

次に、カム曲線生成部２０３は、Ｘ軸仮カム曲線ｆの動作時間ＴｘとＺ軸仮カム曲線ｕの動作時間Ｔｚとを算出し、動作時間の長い仮カム曲線を判別する。この動作時間の長い仮カム曲線が調整しない仮カム曲線であるので、これ以外の仮カム曲線を、調整対象の仮カム曲線に決定する（Ｓ３４）。なお、本第３実施形態では、動作時間の長い仮カム曲線は、Ｚ軸仮カム曲線ｕであり、調整対象の仮カム曲線は、Ｘ軸仮カム曲線ｆである。

したがって、カム曲線生成部２０３は、調整しない仮カム曲線（本第３実施形態では、Ｚ軸仮カム曲線ｕ）をカム曲線に設定する第１カム曲線設定処理を実行する（Ｓ３５：第１カム曲線設定ステップ）。つまり、カム曲線生成部２０３は、複数のモータ１０３，１０６のうち最も長い時間動作するモータ１０６に対応するＺ軸仮カム曲線ｕをモータ１０６に対応するカム曲線であるＺ軸カム曲線ｕに設定する。より具体的には、カム曲線生成部２０３は、Ｚ軸カム曲線ｕのテーブルデータを、テーブル記憶部２０４に格納する。

次に、カム曲線生成部２０３は、Ｘ軸仮カム曲線ｆの位相を、ワークＷが障害物である外部装置Ｏ１に衝突しない範囲で且つ最も長い時間動作するモータ１０６の動作時間を超えない範囲で変化させる。そして、カム曲線生成部２０３は、変化させたＸ軸仮カム曲線の値から第１所定時刻Ｔ１における第１経由点ｐ（本第３実施形態では経由点ｐｘ）の設定可能範囲α（図８）を求める。そして、カム曲線生成部２０３は、設定可能範囲α内で第１経由点ｐを設定する経由点設定処理を実行する（Ｓ３６：第１経由点設定ステップ）。具体的には、上限のＸ軸仮カム曲線（図８ではＸ軸仮カム曲線ｆ）と、下限のＸ軸仮カム曲線（図８ではＸ軸仮カム曲線ｇ）とが求まり、第１所定時刻Ｔ１におけるＸ軸の経由点ｐｘの設定可能範囲αが求まる。なお、Ｚ軸についてはカム曲線が決定されているため、第１所定時刻Ｔ１における経由点ｐｚの設定可能範囲は、一点に決まる。また、第１所定時刻Ｔ１は、モータ１０６の動作開始時刻と動作終了時刻との間の時刻である。

第１経由点ｐ（ｐｘ）の値は、設定可能範囲α内であれば任意に設定してよいが、本第３実施形態では、ワークＷと外部装置Ｏ１との衝突を確実に防止するために、設定可能範囲αの略中心値としている。

本第３実施形態において、カム曲線生成部２０３が第１経由点ｐを設定するとは、設定可能範囲内で第１経由点ｐの座標データを求めて、第１経由点ｐの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。例えば、外部装置Ｏ１の座標が、図１０に示すように（Ｘ，Ｚ）＝（１００，３０）であるので、第１経由点ｐは、図１２に示すＸ方向干渉領域及びＺ方向干渉領域を避けた（ｐｘ，ｐｚ）＝（８０，５０）に設定される。

なお、予めユーザの教示により教示点記憶部２０２に第１経由点ｐの座標データが格納されている場合は、カム曲線生成部２０３は、教示点記憶部２０２から第１経由点ｐの座標データを読み出すことで、第１経由点ｐを設定するようにしてもよい。

カム曲線生成部２０３は、モータ１０３，１０６のうち残りのモータ１０３の動作時間Ｔｘが、モータ１０６の動作時間Ｔｚを超えない範囲で、Ｘ軸仮カム曲線ｆをワークが第１経由点ｐを通過するように調整する調整処理を実行する（Ｓ３７：第１調整ステップ）。つまり、カム曲線生成部２０３は、調整対象である動作時間の短い仮カム曲線ｆを、モータ１０６の動作開始時刻を下回らず、且つ動作終了時刻を上回らないように、動作時間Ｔｚ内で調整する。この調整処理により、Ｘ軸仮カム曲線ｈが生成される。

本第３実施形態では、Ｘ軸仮カム曲線ｆの位相を調整することで、Ｘ軸仮カム曲線ｈを生成している。このようにＸ軸仮カム曲線ｆの位相を調整するようにしたので、調整した仮カム曲線においてモータ１０３は最大出力に維持されて最大出力を超えることはなく、また、調整作業も容易である。

次に、カム曲線生成部２０３は、経由点ｐｘを基準に、Ｘ軸仮カム曲線ｈの傾き（モータ１０３の駆動速度）を、ワークＷが障害物である外部装置Ｏ２に衝突しない範囲で且つ最も長い時間動作するモータ１０６の動作時間を超えない範囲で変化させる。このとき、カム曲線生成部２０３は、Ｘ軸仮カム曲線ｈの傾きを小さくするように変化させる。そして、カム曲線生成部２０３は、変化させたＸ軸仮カム曲線の値から第２所定時刻Ｔ２における第２経由点ｑ（本第３実施形態では経由点ｑｘ）の設定可能範囲βを求める。そして、カム曲線生成部２０３は、設定可能範囲β内で第２経由点ｑを設定する経由点設定処理を実行する（Ｓ３８：第２経由点設定ステップ）。具体的には、上限のＸ軸仮カム曲線（図１２ではＸ軸仮カム曲線ｈ）と、下限のＸ軸仮カム曲線（図１２ではＸ軸仮カム曲線ｍ）とが求まり、第２所定時刻Ｔ２におけるＸ軸の経由点ｑｘの設定可能範囲βが求まる。なお、Ｚ軸についてはカム曲線が決定されているため、第２所定時刻Ｔ２における経由点ｑｚの設定可能範囲は、一点に決まる。また、第２所定時刻Ｔ２は、モータ１０６の動作開始時刻と動作終了時刻との間の時刻であって、第１所定時刻Ｔ１と動作終了時刻との間の時刻である。

第２経由点ｑ（ｑｘ）の値は、設定可能範囲β内であれば任意に設定してよいが、本第３実施形態では、ワークＷと外部装置Ｏ２との衝突を確実に防止するために、設定可能範囲βの略中心値としている。

本第３実施形態において、カム曲線生成部２０３が第２経由点ｑを設定するとは、設定可能範囲内で第２経由点ｑの座標データを求めて、第２経由点ｑの座標データを後の演算に使用し得る状態にすることをいう。例えば、外部装置Ｏ２の座標が、図１０に示すように（Ｘ，Ｚ）＝（２００，６０）であるので、第２経由点ｑは、図１２に示すＸ方向干渉領域及びＺ方向干渉領域を避けた（ｑｘ，ｑｚ）＝（１５０，６５）に設定される。

なお、予めユーザの教示により教示点記憶部２０２に第２経由点ｑの座標データが格納されている場合は、カム曲線生成部２０３は、教示点記憶部２０２から第２経由点ｑの座標データを読み出すことで、第２経由点ｑを設定するようにしてもよい。

カム曲線生成部２０３は、モータ１０３，１０６のうち残りのモータ１０３の動作時間Ｔｘが、モータ１０６の動作時間Ｔｚを超えない範囲で、Ｘ軸仮カム曲線ｈをワークが経由点ｐ，ｑを通過するように調整する調整処理を実行する（Ｓ３９：第２調整ステップ）。つまり、カム曲線生成部２０３は、調整対象である仮カム曲線ｈを、モータ１０６の動作開始時刻を下回らず、且つ動作終了時刻を上回らないように、動作時間Ｔｚ内で調整する。

本第３実施形態では、経由点ｐｘを基準として、Ｘ軸仮カム曲線ｈの傾きをワークＷが経由点ｑを通過するように調整する。具体的には、Ｘ軸仮カム曲線ｈの傾きが小さくなるように調整する。傾きを調整した仮カム曲線においてモータ１０３の出力は最大出力よりも小さくなるので、最大出力を超えることはない。

次に、カム曲線生成部２０３は、ステップＳ３９にて調整済みのＸ軸仮カム曲線を、モータ１０３に対応するカム曲線であるＸ軸カム曲線ｎに設定する第２カム曲線設定処理を実行する（Ｓ４０：第２カム曲線設定ステップ）。より具体的には、カム曲線生成部２０３は、Ｘ軸カム曲線ｎのテーブルデータを、テーブル記憶部２０４に格納する。

なお、テーブル記憶部２０４において、Ｘ軸カム曲線ｎのテーブルデータ及びＺ軸カム曲線ｕのテーブルデータは、時刻の同期が図られた状態で格納されている。

図１３は、第３実施形態及び比較例のカム曲線を示す説明図であり、図１３（ａ）は第３実施形態のカム曲線、図１３（ｂ）は比較例のカム曲線を示している。

図１３（ｂ）に示す比較例のカム曲線では、経由点ｐ，ｑを高精度に通過させるために、その近傍において、Ｘ軸、Ｚ軸のモータの駆動速度はほぼゼロに近くなり、時刻に対する駆動量が小さい。そして、再度各軸のモータが駆動速度を上げて終点ｅに至るが、始点ｓから終点ｅまでの動作時間が遅延している。

これに対して、図１３（ａ）に示す本第１実施形態のカム曲線では、最大出力で動作させた際のモータ１０３，１０６に対応する仮カム曲線を生成し、動作時間が長い方のモータに対応する仮カム曲線をカム曲線に設定している。本第３実施形態では、モータ１０６の動作時間が長いので、動作時間の遅延を避けるために、モータ１０６に対応する仮カム曲線をＺ軸カム曲線に設定している。そして、残りの仮カム曲線の位相又は傾きをワークＷが経由点ｐ，ｑを通過するように調整して、調整結果をカム曲線に設定している。したがって、始点ｓから終点ｅまでの動作時間を短縮することができる。また、経由点ｐ，ｑにおいても高精度に通過させることができる。

以上、本第３実施形態によれば、最短の動作時間が最も長いモータ１０６は、最短の動作時間Ｔｚで動作し、残りのモータ１０３も、動作時間Ｔｘが最短の動作時間Ｔｚを超えないように動作するよう、各カム曲線が設定される。これにより、経由点ｐ，ｑを高精度に通過させることができるとともに、経由点ｐ，ｑの近傍においてもモータ１０３，１０６の最大出力を維持することができる。したがって、搬送装置１０１の動作時間を短縮できる。

特に、モータ１０３に対応する仮カム曲線は、モータ１０３の最大出力を維持又は低下するように、位相又は傾きをずらすことで調整しているため、調整作業を繰り返し行う必要もなく、調整作業の手間が省け、短時間でカム曲線を生成ことができる。

さらにワークＷが経由点ｐ，ｑを通過するため、ワークＷの外部装置Ｏへの衝突もなく搬送装置１０１を動作させることができるようになり、生産効率が向上する。

また、動作時間の長いモータをモータ１０６と判定し、その動作時間以内に教示点である経由点ｐ，ｑを設定できる設定可能範囲α，βを求めることができる。そのため、通常、最短時間となる経由点ｐ，ｑを試行錯誤的に設定するような作業であったが、図８に示すように、経由点ｐの設定可能範囲αを求め、その範囲αの中において経由点ｐを設定することで、容易に最短時間となる経由点ｐの設定作業ができる。同様に、図１２に示すように、経由点ｑの設定可能範囲βを求め、その範囲βの中において経由点ｑを設定することで、容易に最短時間となる経由点ｑの設定作業ができる。したがって、経由点ｐ，ｑの設定作業を短時間で容易に行うことができる。また、範囲αの中で経由点ｐを設定し、範囲βの中で経由点ｑを設定したことで、始点ｓから終点ｅまでを最短の動作時間とすることができる。

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

上記第１〜第３実施形態では、駆動源としてのモータが２つの場合について説明したが、これに限定するものではなく、駆動源が３つ以上の場合についても適用可能である。

また、上記第１〜第３実施形態では、モータが電動の回転モータである場合について説明したが、これに限定するものではなく、例えばリニアモータであってもよい。また、駆動源としては、モータに限定するものではなく、例えばソレノイドアクチュエータや油圧シリンダであってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、搬送装置が、搬送方向（Ｘ方向）に直交する垂直方向（Ｚ方向）にワークを移動させて衝突を回避するように構成されている説明したが、駆動源は、衝突を回避できる方向であれば、どのような方向にワークを移動してもよい。例えば、駆動源の駆動によりＸ方向及びＺ方向に直交するＹ方向にワークを移動させるようにしてもよい。

１００…搬送システム、１０１…搬送装置、１０３，１０６…モータ（駆動源）、２０３…カム曲線生成部、２０５…Ｘ軸制御部（制御部）、２０６…Ｚ軸制御部（制御部）

Claims

複数の駆動源を有する搬送装置により搬送されるワークが始点から終点に移動するように、時刻と駆動量との関係を示すカム曲線を前記各駆動源に対応して生成し、前記各駆動源を各カム曲線に基づいて動作させる搬送装置の制御方法において、
ワークを始点から終点に移動させる際に前記各駆動源の動作時間が最短となる前記各駆動源に対応する仮カム曲線を生成する仮カム曲線生成ステップと、
前記複数の駆動源のうち最も長い時間動作する駆動源に対応する仮カム曲線を該駆動源に対応するカム曲線に設定する第１カム曲線設定ステップと、
前記始点と前記終点との間であってワークが障害物に衝突しない位置に経由点を設定する経由点設定ステップと、
前記複数の駆動源のうち残りの駆動源の動作時間が、前記最も長い時間動作する駆動源の動作時間を超えない範囲で、前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線を、ワークが前記経由点を通過するように調整する調整ステップと、
前記調整ステップにより調整された前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線を、前記残りの駆動源に対応するカム曲線に設定する第２カム曲線設定ステップと、を備えたことを特徴とする搬送装置の制御方法。
前記調整ステップでは、前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線の位相を調整することを特徴とする請求項１に記載の搬送装置の制御方法。
前記経由点設定ステップでは、前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線の位相を、ワークが障害物に衝突しない範囲で変化させて、変化させた仮カム曲線の値から所定時刻における前記経由点の設定可能範囲を求め、前記設定可能範囲内で前記経由点を設定することを特徴とする請求項２に記載の搬送装置の制御方法。
前記調整ステップでは、前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線の傾きを調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送装置の制御方法。
前記経由点設定ステップでは、前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線の傾きを、ワークが障害物に衝突しない範囲で変化させて、変化させた仮カム曲線の値から所定時刻における前記経由点の設定可能範囲を求め、前記設定可能範囲内で前記経由点を設定することを特徴とする請求項４に記載の搬送装置の制御方法。
複数の駆動源を有する搬送装置と、
前記搬送装置により搬送されるワークが始点から終点に移動するように、時刻と駆動量との関係を示すカム曲線を前記各駆動源に対応して生成するカム曲線生成部と、
前記各駆動源を各カム曲線に基づいて動作させる制御部と、を備え、
前記カム曲線生成部は、
ワークを始点から終点に移動させる際に前記各駆動源の動作時間が最短となる前記各駆動源に対応する仮カム曲線を生成する仮カム曲線生成処理と、
前記複数の駆動源のうち最も長い時間動作する駆動源に対応する仮カム曲線を該駆動源に対応するカム曲線に設定する第１カム曲線設定処理と、
前記始点と前記終点との間であってワークが障害物に衝突しない位置に経由点を設定する経由点設定処理と、
前記複数の駆動源のうち残りの駆動源の動作時間が、前記最も長い時間動作する駆動源の動作時間を超えない範囲で、前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線を、ワークが前記経由点を通過するように調整する調整処理と、
前記調整ステップにより調整された前記残りの駆動源に対応する仮カム曲線を、前記残りの駆動源に対応するカム曲線に設定する第２カム曲線設定処理と、を実行することを特徴とする搬送システム。