JPH0561523A - 自動復帰システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操作者の作業負担を軽減し、中断した作業を
自動的に作業可能状態に復帰するシステムを提供する。 【構成】 ねじ締め装置３００に於ける作業手順は６つ
のステップに分類され、各ステップには当該作業を実現
させる複数の実行可能状態が定められている。それらの
実行可能状態はステップ毎にメモリ１２に記憶されてい
る。今、あるステップの作業が停止した場合には、操作
者は操作盤２０を介して復帰指令を発する。その復帰信
号Ｖ_R を受けてＣＰＵ１１は該ステップに属する実行可
能状態を読出し、各動作軸のセンサ（３１Ａ等）からの
検知信号（Ｖ_s1等）を基に各実行可能状態の干渉判断を
する。そして干渉なしと判断した実行可能状態から順
に、対応する動作軸の駆動機構（３１Ｂ等）へ駆動信号
（Ｖ_d1等）を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、予め定められた手順
に従い動作する組み立て装置がエラーによりその動作を
中断した場合に、組み立て装置を動作開始状態へ自動復
帰させるための自動復帰システムに関するものであ
る。。

【０００２】

【従来の技術】組み立て装置がエラーによりその動作を
中断した場合に作業開始状態に復帰する方法としては従
来、ロボットやエアーシリンダ等の状態をセンサで検知
してロボットやエアーシリンダ等がそれぞれ実行可能か
否かを判断している。そして、実行不能の場合には操作
者へ実行不能であることをアラーム等で知らせ、手動機
能により人手で実行可能状態へ復帰させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述した従来の
復帰方法では、複数の軸（ロボットやエアーシリンダ
等）を操作する場合に操作者の負担が大きいという問題
点がある。

【０００４】更に、この様な組み立て装置は生産ライン
の一部として運用される場合が多いため、組み立て装置
の停止時間を最短時間にする必要がある。しかし、従来
の復帰方法では上記要望を到底実現することができない
ものである。

【０００５】この発明は係る問題点を解決すべくなされ
たものであり、エラーからの復帰時に操作者の負担を最
小限にすることができ、しかも自動的に動作可能状態へ
復帰することができる自動復帰システムを提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の構成に係る自
動復帰システムは、組み立て装置の手順が予め定められ
ているため該手順を複数のステップに区分でき、しかも
組み立て装置内の各軸の構成等も既知であることから、
各ステップで復帰に必要な実行可能状態を予め決定する
ことができることに着眼してなされたものである。

【０００７】即ち、（ａ）該手順を構成する複数のステ
ップ毎に複数の実行可能状態を記憶した記憶手段と、
（ｂ）複数のステップの内、所望のステップを動作開始
状態として自動復帰する様に指令する入力手段と、
（ｃ）複数の軸を駆動する複数の軸駆動機構と、（ｄ）
複数の軸駆動機構に取り付けられ、組み立て装置内の干
渉物と各軸との位置関係を検知する複数のセンサと、
（ｅ）入力手段の指令に応じて記憶手段より所望のステ
ップに属する複数の実行可能状態を読出すとともに、当
該実行可能状態毎に対応するセンサの検知信号に基づき
当該実行可能状態における干渉状態を判断する干渉判断
手段と、（ｆ）干渉判断手段の判断結果を受けて、干渉
判断手段が干渉なしと判断した実行可能状態から順次、
当該実行可能状態を実現するための出力を対応する軸駆
動機構に与える出力指令手段とを備え、更に干渉判断手
段は、所望のステップに属する全ての実行可能状態が干
渉なしと判断するまでその動作を繰り返す様にしたもの
である。

【０００８】

【作用】この発明に係る自動復帰システムでは、先ず、
干渉判断手段が入力手段より入力された自動復帰の指令
を読み取り、自動復帰すべき所望のステップを認識す
る。そして、干渉判断手段は記憶手段より所望のステッ
プに属する複数の実行可能状態を順次読出し、各実行可
能状態毎に干渉状態を、即ち直ちにその状態を実行でき
るか否かを判断する。この判断は、実行可能状態に対応
した軸のセンサの検知信号を受けて行われる。

【０００９】今、ある実行可能状態が干渉なしの状態に
あると干渉判断手段が判断したときには、出力指令手段
は該実行可能状態に対応する軸駆動機構に駆動出力を与
える。その結果、係る実行可能状態が実現される。

【００１０】又、ある実行可能状態が干渉状態にあると
干渉判断手段が判断したときには、干渉判断手段は次の
実行可能状態に於ける干渉状態の判断へ移行する。この
場合には、出力指令手段から駆動出力が発せられること
はない。

【００１１】そして、干渉判断手段は、以上の判断を全
ての実行可能状態が干渉なしと判断するまで繰り返す。
これにより、当該所望のステップは動作開始状態にさ
れ、自動復帰が実現される。

【００１２】

【実施例】

（Ａ） システム及び組み立て装置の構成 図１は、この発明の一実施例である自動復帰システムＡ
ＲＳの機能ブロック図を示す。本システムＡＲＳにおい
ては、組み立て装置３０の手順は複数のステップに分類
されている（その詳細については後述する）。尚、この
ステップの分類は、各組み立て装置用のプログラムを作
成する際にプログラマによって決定されるものである。

【００１３】同図に示す通り記憶手段６は、各ステップ
毎に複数の実行可能状態を記憶している。例えば、ステ
ップ１に関しては、記憶手段６は１番目からＮ₁ 番目ま
でのＮ₁ 個の実行可能状態を記憶しており、ステップｍ
に関しては、１番目からＮ_m 番目までのＮ_m 個の実行可
能状態を記憶している。既述した通り、組み立て装置の
軸構成は既知であるため、プログラマは各軸の動作に対
する他の軸との関係を予め知ることができる。従って、
各ステップの動作内容が定まれば、プログラマは必要な
実行可能状態を予め決定することができ、プログラミン
グによって当該実行可能状態を記憶手段６に記憶させる
ことができるわけである。その具体例については、後述
される。

【００１４】一方、組み立て装置３０がエラーによりそ
の動作を停止させた場合には、動作開始状態にすべきス
テップ番号を指定して、該ステップを復帰させる様指示
する指令が入力手段１から発せられる。この入力手段１
は、キーボードの様なものでも良く、又は組み立て装置
の操作盤に組み込まれたスイッチでも良い。後述される
実施例では、入力手段１として後者が用いられている。

【００１５】この指令を受けて干渉判断手段２は、復帰
指定されたステップに属する実行可能状態を記憶手段６
より読みだす。そして、１番目の実行可能状態から順
に、その干渉状態を判断する。即ち、干渉判断手段２
は、対象となっている軸に設けられたセンサ４ｉ（４
ｉ：４Ａ〜４Ｎ）の出力信号を受け取って、その干渉の
有無をチェックする。

【００１６】更に出力指令手段３は、干渉判断手段２が
ｉ番目の実行可能状態は干渉無しと判断した結果を受け
て、ｉ番目の実行可能状態に対応する軸の軸駆動機構５
ｉ（５ｉ：５Ａ〜５Ｎ）へ駆動指令信号を発する。

【００１７】以上述べた機能ブロック図に基づき、以
下、本システムＡＲＳの機械的及び電気的構成を具体的
に説明する。

【００１８】まず図２は、組み立て装置３０の一実施例
に当たるねじ締め装置３００の概観斜視図である。同図
において、組み立て部品はパレット上に配置されてお
り、そのパレットは図示しないコンベアによってねじ締
め装置３００へ搬送され、パレット位置決め（ワーク位
置決め）３４により所定の位置へ配置される。又、ねじ
締め装置３００は、ロボット３１，ねじ締めハンド３２
及びＯリングハンド３３の各動作軸を有している。

【００１９】ねじ締め装置３００の作業内容、従って各
動作軸３１〜３４の動作順序は固定であり、その順序は
プログラムされている。尚、本図には図示されていない
が、ロボット３１やねじ締めハンド３２等の各動作軸に
はそれぞれセンサが取り付けられており、各センサは常
時、各動作軸の状況を監視している。

【００２０】次に図３は、自動復帰システムＡＲＳの電
気的構成を模式的に示したブロック図である。

【００２１】同図に示す通り、自動復帰制御部１０はＣ
ＰＵ１１を中核として構成されている装置であり、ＣＰ
Ｕ１１はそのメモリ１２との間で自動復帰処理のための
データの読出し，書き込みを行う。尚、システムオペレ
ータやプログラマは、キーボード１３を通じて種々の指
令をＣＰＵ１１へ与えることが出来る。又、自動復帰制
御部１０は、データバス１５を介して操作盤２０やねじ
締め装置３００との間で、データの授受を行う。

【００２２】当該操作盤２０には種々のシステム制御ス
イッチ等が設けられており、図３にはその一部として、
起動可能ランプ２１及び復帰スイッチ２２が示されてい
る。この起動可能ランプ２１は、ＣＰＵ１１がねじ締め
装置３００の動作停止を認識した場合に、当該装置３０
０が動作停止状態にあることをオペレータに知らせるた
めのものである。又、オペレータが復帰スイッチ２２を
ＯＮ状態にした場合には、その情報がＣＰＵ１１へ伝達
され、ＣＰＵ１１は自動復帰のための処理を開始する。

【００２３】又、ねじ締め装置３００内の各動作軸３１
〜３４は図に示す通り、センサと駆動機構とを備えてい
る。例えば、ロボット３１にはセンサ３１Ａと駆動機構
３１Ｂとが、パレット位置決め３４にはセンサ３４Ａと
駆動機構３４Ｂとが備えられている。そして、各センサ
３１Ａ〜３４Ａはその検知信号Ｖ_s1〜Ｖ_s4をある周期毎
にＣＰＵ１１へ出力しており、各動作軸３１〜３４の状
態は常にＣＰＵ１１によって管理されている。

【００２４】（Ｂ） 動作手順の分類及び実行可能状態
について 図４は、ねじ締め装置３００に於けるシーケンスの概略
を示す説明図である。本実施例では、動作手順は６つの
ステップＳ１〜Ｓ６に分類される。

【００２５】また図５は、メモリ１２に格納されている
各ステップ（Ｓ１〜Ｓ６）毎に定められた実行可能状態
を例示したものである。既述した通り、これらの実行可
能状態の内容は上記シーケンスが決まれば必然的に定ま
るものである。図５に示す様に、各ステップに属する複
数の実行可能状態はそれぞれ番号付けによって識別さ
れ、しかもコード形式によってメモリ１２に格納されて
いる。

【００２６】例えば図５（ａ）は、ステップＳ１に属す
る各実行可能状態のメモリ１２に於ける格納形式を示し
ている。即ち、ＮＯ．１の実行可能状態はロボット３１
をある軸方向Ｚへ上昇させる動作であり、コード番号は
１である。この場合コード番号は、番号１が上昇を表
し、番号０が下降を表す様に定義されている。同様にＮ
Ｏ．２の実行可能状態はねじ締めハンド３２を上昇させ
る動作であり、コード番号は１である。

【００２７】同じく図５（ｂ）は、ステップＳ２に属す
る各実行可能状態のメモリ１２に於ける格納形式を示し
ている。具体的には、ＮＯ．１はねじ締めハンド３２を
下降させる動作であり、そのコード番号は０である。
又、ＮＯ．２はＯリングハンド３３を上昇させる動作で
あり、そのコード番号は１である。

【００２８】（Ｃ） システムの自動復帰アルゴリズム
について 図６及び図７は、本システムＡＲＳの自動復帰処理手順
を示すフローチャートである。以下、各ステップＳＴ１
〜ＳＴ１２について詳述する。

【００２９】（１） 自動復帰可否の判断（ステップＳ
Ｔ１） 今エラーにより、ねじ締め装置３００に於ける作業がス
テップＳｉ（ｉ：１〜６）において停止したものとす
る。その様なエラーとしては例えば、ねじ浮きやビット
浮きによってねじ締め機の回転量が指定上限量を越えた
場合等がある。このときオペレータは、当該ステップ番
号Ｓｉを操作盤２０により入力する。

【００３０】ＣＰＵ１１はオペレータが入力したその信
号を受けて、ステップＳｉがただちに実行可能な状態に
有るか否かを判断する。即ち、ＣＰＵ１１はステップＳ
ｉに属する実行可能状態をメモリ１２より読出すととも
に、リアルタイムで取り込んでいる各センサ３１Ａ〜３
４Ａの検知信号Ｖ_s1〜Ｖ_s4を基に、各動作軸３１〜３４
が対応する実行可能状態を実現できる状態にあるか否か
を判断する。

【００３１】そして、各動作軸３１〜３４が実行可能状
態にあれば、ＣＰＵ１１はその情報を操作盤２０に伝送
して起動可能ランプ２１を点灯させ、オペレータにその
情報を通知する。従って、この場合には自動復帰プログ
ラムは実行されないので、自動復帰処理は終了する（ス
テップＳＴ１のＮＯの場合）。

【００３２】逆に実行不可能と判断した場合には、ＣＰ
Ｕ１１は起動可能ランプ２１を消灯させ、オペレータか
らの指示待ち状態となる。そしてオペレータが復帰スイ
ッチ２２をＯＮに操作したとき（復帰信号Ｖ_R ）、自動
復帰プログラムは実行可能状態となり、以下のステップ
に従ってＣＰＵ１１は自動復帰処理を開始する（ステッ
プＳＴ１のＹＥＳの場合）。

【００３３】（２） 自動復帰処理開始の準備（ステッ
プＳＴ２〜ＳＴ３） 先ず、ＣＰＵ１１は自身内部に有するカウンタをクリア
する。図５の説明の際に既述した通り各ステップＳ１〜
Ｓ６に属する実行可能状態は番号付けされており、その
番号順に従って以後の処理を行うために、初期状態とし
てカウントを０にするものである（ステップＳＴ２）。

【００３４】次に、ＣＰＵ１１は改めて復帰すべきステ
ップＳｉに属する実行可能状態を動作軸単位にロードす
る。ここで、ステップＳｉに属する実行可能状態の総数
はＮ個であるとする（ステップＳＴ３）。

【００３５】（３） 実行可能状態の干渉状態の判断
（ステップＳＴ４〜ＳＴ１０） 先ず、ステップＳｉに属するＮＯ．１の実行可能状態に
ついて、その干渉状態が判断される。ここでアルゴリズ
ムの以後の説明を一般化するため、ＮＯ．１の実行可能
状態をｉ番目（１≦ｉ≦Ｎ）の実行可能状態であるとす
る（ステップＳＴ４）。

【００３６】ステップＳＴ５では、ｉ番目の実行可能状
態に関する動作軸が現在の軸状態で良いかどうかが判断
される。即ち、当該実行可能状態を満足するためには、
当該動作軸を移動する必要が有るか否かが判断される。

【００３７】例えば、図８に例示する場合について考え
てみる。ここで図８（ｂ）に示す状態が、今問題として
いるｉ番目の実行可能状態であって、対応する軸が軸
であるものとする。現在、軸が図８（ｂ）に示す位置
にあるときには、軸専用のセンサの検知信号よりＣＰ
Ｕ１１は現在の軸状態でＯＫと判断し（ステップＳＴ５
のＹＥＳの場合）、軸に対応した完了フラグをＯＮに
するとともに（ステップＳＴ６）、後述するステップＳ
Ｔ９へと移行する。

【００３８】それに対して、軸が図８（ａ）に示す位
置にある場合には、ｉ番目の実行可能状態を実現すべく
軸を移動する必要がある。そこで、ＣＰＵ１１は軸
のこの状態を当該センサの検知信号より認識し、現在の
軸状態はＮＯであると判断して次のステップＳＴ７へと
移行する。

【００３９】ステップＳＴ７では、ｉ番目の実行可能状
態に対応する動作軸を移動するに当たり、当該動作軸の
干渉状態を判断する。即ち、ＣＰＵ１１が当該動作軸専
用のセンサの検知信号に基づいて干渉物の存在を認識し
た場合には、当該動作軸を移動させることなく次の実行
可能状態（ｉ＋１番目）処理のための準備（ステップＳ
Ｔ９）へと移行する。

【００４０】一方、ＣＰＵ１１が干渉物が存在しないこ
とを認識した場合には、ＣＰＵ１１は当該動作軸を駆動
するための駆動信号（Ｖ_d1〜Ｖ_d4）を当該動作軸専用の
駆動機構（３１Ｂ〜３４Ｂ）へ出力する（ステップＳＴ
８）。これにより動作軸（３１〜３４）は移動し、ｉ番
目の実行可能状態が実現される。

【００４１】ステップＳＴ９では、次の実行可能状態へ
と移行する。即ち、カウンタが１カウントしてカウント
数をｉ＋１にする。そして、（ｉ＋１）番目の実行可能
状態をｉ番目の実行可能状態と定義する。

【００４２】ステップＳＴ１０では、カウンタのカウン
ト数がＮ＋１に等しいか否か、即ち、ステップＳｉに属
する全ての実行可能状態の干渉判断が行われたか否かが
判定される。そして、全ての実行可能状態の干渉判断が
行われていない場合には再びステップＳＴ５へと移行
し、ステップＳＴ９までの一連の処理が行われることに
なる。

【００４３】ここで再度図８に示した例に基づいて、上
記ステップＳＴ７〜ＳＴ１０を具体的に考えてみる。
今、動作軸が軸及び軸のみであるものとし、その
軸が図８（ａ）の状態にあって、１番目の実行可能状態
の内容が「軸をＡ側に移動する」ものであり、２番目
の実行可能状態の内容が「軸をＣ側に移動する」もの
であるとする。このときには干渉物の存在により、軸
は軸がＣ側へ移動しない限り、Ａ側に移動することが
できない。逆に軸は、軸がＢ側に移動しない限り、
移動することができない。

【００４４】そこで１番目の実行可能状態から干渉判断
を行うものとすれば、ＣＰＵ１１は干渉物の存在を認識
した結果、軸の駆動機構へ移動指令を出力せずに２番
目の実行可能状態のチェックに移る。軸に関しては干
渉物は存在しないため、ＣＰＵ１１は軸の駆動機構へ
「Ｃ側に移動せよ」との移動指令を出力し、軸に対応
した完了フラグをＯＮにする。そして軸のＣ側への移
動が完了した時点で再び、ＣＰＵ１１は１番目の実行可
能状態の干渉判断を行う。このときには軸のＡ側への
移動を妨げる干渉物は存在しないため、ＣＰＵ１１は
軸の駆動機構へ「Ａ側に移動せよ」との移動指令を出力
し、軸に対応した完了フラグをＯＮにする。これによ
り全完了フラグはＯＮとなり、自動復帰の処理が完了す
る。

【００４５】逆に、２番目の実行可能状態から干渉判断
を行うものとしても良く、この場合にも同様な指令がＣ
ＰＵ１１より各動作軸に出力される。従って、どの動作
軸から駆動信号を与えるべきかを考慮しなくとも（任意
に決めた順番に従って動作軸の駆動信号を作成して
も）、結局はＣＰＵ１１は干渉がない動作軸から動作さ
せていくので、最終的には全動作軸の指令が出力され
る。

【００４６】（４） 全動作軸への駆動出力の判断（ス
テップＳＴ１１〜ＳＴ１２） ステップＳｉに属する全ての実行可能状態が実現された
か否かが判断される。即ち、ＣＰＵ１１は、各動作軸の
完了フラグが全てＯＮであるときにはステップＳｉが自
動復帰されたものと判断して自動復帰処理を完了させ
る。

【００４７】一方、各動作軸の完了フラグが全てＯＮで
ないときには、ＣＰＵ１１はカウンタのカウントを再び
クリアにした上で（ステップＳＴ１２）、１番目の実行
可能状態から再び干渉判断を行うことになる（ステップ
ＳＴ４）。そして、全ての動作軸の完了フラグがＯＮと
なるのを確認するまで、一連の自動復帰処理を繰り返す
ことになる。これによりステップＳｉに属する全ての実
行可能状態が実現され、ステップＳｉが自動復帰され
る。

【００４８】

【発明の効果】この発明は以上の様にして中断した動作
を自動復帰させるので、次の様な効果を奏する。

【００４９】まず第一に、操作者は入力手段を介して所
望のステップを動作開始状態として自動復帰する様に指
令する操作だけで済むため、操作者の作業負担を軽減す
ることが可能となる。その結果、組み立て装置の作業に
従事する操作者の人数を減らすことができ、作業の合理
化を促進することも可能となる。

【００５０】第二に、エラー状態から動作開始状態まで
の復帰に要する時間を短くすることができる。その結
果、生産ラインの停止時間が短くなり、組み立て装置の
稼働率及び生産性の向上を達成することができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である自動復帰システムの
機能ブロック図である。

【図２】組み立て装置の一実施例に当たるねじ締め装置
の概観斜視図である。

【図３】自動復帰システムの電気的構成を模式的に示し
たブロック図である。

【図４】ねじ締め装置に於けるシーケンスの概略を示す
説明図である。

【図５】メモリに格納されている各ステップ毎に定めら
れた実行可能状態を例示した説明図である。

【図６】自動復帰処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図７】自動復帰処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図８】干渉状態を例示した説明図である。

【符号の説明】

１ 入力手段 ２ 干渉判別手段 ３ 出力指令手段 ４Ａ センサ ５Ａ 軸駆動機構 ６ 記憶手段 １１ ＣＰＵ １２ メモリ ２０ 操作盤 ３０ 組み立て装置 ３００ ねじ締め装置 ３１Ａ センサ ３１Ｂ 駆動機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定められた手順に従い動作し、且つ
   複数の軸を有する組み立て装置がエラーによりその動作
   を中断した場合に、前記組み立て装置を動作開始状態へ
   自動復帰する自動復帰システムであって、 （ａ） 前記手順を構成する複数のステップ毎に複数の
   実行可能状態を記憶した記憶手段と、 （ｂ） 前記複数のステップの内、所望のステップを動
   作開始状態として自動復帰する様に指令する入力手段
   と、 （ｃ） 前記複数の軸を駆動する複数の軸駆動機構と、 （ｄ） 前記複数の軸駆動機構に取り付けられ、前記組
   み立て装置内の干渉物と各軸との位置関係を検知する複
   数のセンサと、 （ｅ） 前記入力手段の指令に応じて前記記憶手段より
   前記所望のステップに属する前記複数の実行可能状態を
   読出すとともに、当該実行可能状態毎に対応する前記セ
   ンサの検知信号に基づき当該実行可能状態における干渉
   状態を判断する干渉判断手段と、 （ｆ） 前記干渉判断手段の判断結果を受けて、前記干
   渉判断手段が干渉なしと判断した前記実行可能状態から
   順次、当該実行可能状態を実現するための出力を対応す
   る前記軸駆動機構に与える出力指令手段とを備え、 前記干渉判断手段は、前記所望のステップに属する全て
   の実行可能状態が干渉なしと判断するまでその動作を繰
   り返すこと、を特徴とする自動復帰システム。