JPS6142288B2

JPS6142288B2 -

Info

Publication number: JPS6142288B2
Application number: JP51095778A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Maruyama; Juji Saikaichi; Shigeki Fujinaga; Tatsuya Miura
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1976-08-10
Filing date: 1976-08-10
Publication date: 1986-09-20
Also published as: JPS5321056A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は位置制御装置の制御方法に関し、特
にたとえば複数の被制御体ないし工具を持つロボ
ツトの制御方法に関する。

従来より、たとえば自動溶接機又は自動塗装機
において、PTP（Point To Point）方式によつて
トーチ又は塗装ガンを位置制御することが知られ
ている。このようなたとえば自動溶接機において
は、被溶接物（ワーク）が非常に大きく、そのト
ーチの移動可能範囲を越える場合がある。この場
合には、ワークを動かすか、あるいはトーチを複
数個とするかでワーク全長をカバーする。ワーク
がたとえば船体等の場合、これを動かすことは非
常に困難であり、そのために、２個ないしそれ以
上のトーチを同時に動かして連続的に溶接するこ
とが行なわれている。この発明はこのような複数
の工具を持つ位置制御装置の制御方法の改良に向
けられる。

第１図はこの発明の背景となる、かつこの発明
の実施される自動溶接装置を示す全体斜視図であ
る。以下にはこの発明の理解を容易にする目的
で、この自動溶接装置を簡単に説明する。ワーク
が載せられるテーブル１両端には、長さ方向（Ｘ
軸方向）に、水平ガイド２，２がテーブル１の上
方に固定的に設けられる。この水平ガイド２，２
上には、それぞれ、レール３，３が配設される。
また、この水平ガイド２，２上には、前記レール
３，３上をＸ軸方向に移動自在とされ、かつモー
タ５によつて走行駆動される走行梁４が載せられ
る。そして、この走行梁４は、前記テーブル１の
幅方向（Ｙ軸方向）に移動可能な、かつモータ７
によつて移動駆動される移動体６を支承する。さ
らに、前記移動体６に支承されて上下方向（Ｚ軸
方向）に移動可能な、かつモータ９によつて昇降
駆動されるコラム８が設けられる。

前記コラム８の下端部には、トーチ取付具１０
が、垂直軸まわりに回動自在に設けられる。この
トーチ取付具１０は、トーチＴを保持し、モータ
１１によつて回動駆動されて該トーチＴのワーク
に対する向き角度を調整する。この実施例では、
同様の装置が同様の組合わせでさらに１組設けら
れる。なお、各モータ５，７，９，１１の回転速
度ないしトーチＴに与えられる溶接電流およびト
ーチ位置は、図示しない（位置決め）制御装置に
より制御されることは周知の通りである。

このような自動溶接装置において、前記トーチ
Ｔは、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に関して予めプログラム
された点位置へ、たとえばPTP方式によつて位
置制御される。そして、テーブル１の長さ方向は
２つの位置決め装置かつしたがつてトーチＴ，Ｔ
によつて分担されるが、その中央部分は２つのト
ーチＴ，Ｔによつて共有される。換言すれば、２
つのトーチＴ，Ｔは、それぞれ、他のトーチの干
渉のない独自のエリアを持つとともに、相互に干
渉するエリアをも持つことになる。そのため、こ
の干渉エリアにおいて２つのトーチＴ，Ｔが交錯
し、あるいは衝突する可能性がある。したがつ
て、その場合には一方を止めて他方を動かすこと
が考えられる。

しかしながら、自動溶接機ないし自動塗装機に
おいては、一旦スタートするとトーチないし塗装
ガンの作動を途中で停止させることはできない。
なぜなら、それは、溶接ないし塗装の仕上がりに
重大な悪影響を及ぼし、仕上りの品質の低下を招
来するためである。

それゆえに、この発明の主たる目的は、複数の
被制御体を、その作業途中で停止させることな
く、相互の干渉なしに制御する、そのような位置
制御装置の制御方法を提供することである。

第２図はこの発明の概略を示すブロツタダイヤ
グラムである。構成において、この実施例はたと
えば３組の位置決め装置を有し、そのそれぞれ
に、前述したごとくの位置決め装置制御装置PC
１，PC２およびPC３が設けられる。これら位置
決め制御装置PC１，PC２，PC３は、それぞ
れ、図示しない対応の位置決め装置を手動操作す
るための、かつユーザプログラムをテイーチング
（Teaching）するためのリモコンボツクスRC
１，RC２，RC３が接続される。また、各位置決
め制御装置PC１，PC２，PC３を統轄的に制御
するための制御装置CPUが設けられる。

前記制御装置CPUには、各制御装置PC１〜PC
３を制御するためのシステムプログラムおよび前
記各ユーザプログラムを記憶するメモリMRYが
結合される。そして、制御装置CPUは、このメ
モリMRYから読出したユーザプログラムとシス
テムプログラムとに基づいて、位置決め制御装置
PC１〜PC３に対して位置指令を与える。したが
つて、各位置決め制御装置PC１〜PC３は、それ
ぞれ、対応の位置決め装置に対して、第１図に示
したような各軸Ｘ，Ｙ，Ｚの位置指令と、系速度
（合成移動速度）とを与える。そして、対応の位
置決め装置からのNull信号（零信号：サーボ系の
サーボアンプから目的位置に達したとき得られる
もの）を受けて、制御装置CPUに対して位置指
令を要請する。

すなわち、各位置決め制御装置PC１〜PC３
は、対応のリモコンボツクスRC１〜RC３からの
位置指令又は制御装置CPUかつしたがつてメモ
リMRYからのユーザプログラムに応じた位置指
令に基づいて、被制御体（図示せず）を各軸Ｘ，
Ｙ，Ｚ方向に位置制御する。

この各位置決め制御装置PC１，PC２，PC３
によつて位置制御される被制御体は、第３図に示
すごとくの移動範囲ないしエリアＡ１，Ａ２，Ａ
３を有する。すなわち、エリアＡ１は位置決め制
御装置PC１（によつて制御される被制御体）に
対応し、Ａ２はPC２に対応し、Ａ３はPC３に対
応する。そして、エリアＡ１２は２つの位置決め
制御装置PC１とPC２とが相互に干渉するエリア
であり、エリアＡ２３は位置決め制御装置PC２
とPC３とが相互に干渉するエリアである。した
がつて、「Ａ１―Ａ１２」のエリアは位置決め制
御装置PC１の独自のエリアであり、「Ａ２―Ａ１
２―Ａ２３」が位置決め制御装置PC２の独自の
エリアであり、「Ａ３―Ａ２３」が位置決め制御
装置PC３の独自のエリアである。

第４図はこの発明の制御方法を説明するための
図解図であり、２つの位置決め制御装置PC１，
PC２によつて自動溶接又は自動塗装を行なう場
合について示す。

まず、第４図ａにおいては、一方の位置決め制
御装置PC１は、エリアＡ１の点Ｐ１１―エリア
Ａ１２の点Ｐ１２―エリアＡ１２の点Ｐ１３―エ
リアＡ１の点Ｐ１４，Ｐ１５に、順次内挿補間に
よつて、位置制御し、点Ｐ１１からＰ１３まで溶
接を実行（溶接オン）する。他方の位置決め制御
装置PC２は、エリアＡ２の点Ｐ２１―エリアＡ
２の点Ｐ２２―エリアＡ２の点Ｐ２３―エリアＡ
２の点Ｐ２４，Ｐ２５に、順次内挿補間によつ
て、位置制御し、点Ｐ２２からＰ２４まで溶接オ
ンとする。このような場合、一方の位置決め制御
装置PC１は干渉エリアＡ１２に進入するが、他
方の位置決め制御装置PC２は該干渉エリアＡ１
２には進入しない。したがつて、制御装置CPU
においては、２つの位置決め制御装置PC１，PC
２によつて同時に溶接させても、２つの被制御体
トーチ；図示せず）が干渉することはないという
ことを判断する（これは各位置決め制御装置PC
１，PC２に対してそれぞれ前述のごとくの点位
置を指令したユーザプログラムによつて判断す
る。）したがつて、この制御装置CPUは、２つの
位置決め制御装置PC１，PC２による同時の作業
（溶接）を許容する。

つぎに、第４図ｂにおいては、一方の位置決め
制御装置PC１は、エリアＡ１の点Ｐ１１―エリ
アＡ１２の点Ｐ１２―エリアＡ１２の点Ｐ１３―
エリアＡ１の点Ｐ１４に、順次位置決めし、点Ｐ
１１からＰ１３まで溶接オンとする。他方の位置
決め制御装置PC２は、エリアＡ２の点Ｐ２１―
エリアＡ１２の点Ｐ２２―エリアＡ１２の点Ｐ２
３―エリアＡ２の点Ｐ２４に、順次位置決めし、
点Ｐ２２からＰ２３まで溶接オンとする。このよ
うな場合、２つの位置決め制御装置PC１および
PC２は、ともに、干渉エリアＡ１２に進入する
が、２つのトーチは干渉することがない。したが
つて、制御装置CPUは、これを判断し、２つの
位置決め制御装置PC１，PC２によつて同時に溶
接を実行させる。

さらに、第４図ｃにおいては、一方の位置決め
制御装置PC１は、エリアＡ１の点Ｐ１１―エリ
アＡ１２のＰ１２―エリアＡ１２のＰ１３―エリ
アＡ１の点Ｐ１４，Ｐ１５に、順次位置決めし、
点Ｐ１２からＰ１３まで溶接オンとする。他方の
位置決め制御装置PC２は、エリアＡ２の点Ｐ２
１―エリアＡ１２の点Ｐ２２―エリアＡ１２の点
Ｐ２３―エリアＡ２の点Ｐ２４に、順次位置決め
し、点Ｐ２２からＰ２３まで溶接オンとする。こ
のような場合、位置決め制御装置PC１とPC２と
は、ともに相互干渉エリアＡ１２に進入し、点Ｐ
１２からＰ１３、点Ｐ２２からＰ２３の間で干渉
する。したがつて、制御装置CPUは、２つのユ
ーザプログラムによつてこのことを判断し、一方
の位置決め制御装置PC１を現在位置（点Ｐ１
１）で停止させ、他方の位置決め制御装置PC２
は優先的に溶接を実行させる。そして他方の位置
決め制御装置PC２が点Ｐ２４（エリアＡ１２外
でかつ溶接オフの点）で停止すると一方の位置決
め制御装置PC１を許容する。

このような制御装置CPUの判断は、システム
プログラムによつて予めプログラムされた順序で
行なわれる。すなわち、制御装置CPUは、各位
置決め制御装置PC１，PC２に対してプログラム
（テイーチング）されたユーザプログラムをメモ
リMRYから読出し、そして各位置決め制御装置
を個別的かつ統轄的に制御する。以下このことを
第５図のフローチヤートに従つて説明する。

第５図はこの発明に基づいたシステムプログラ
ムの一例を示すフローチヤートである。このフロ
ーチヤートは、実施例として、第４図に示すよう
に位置決め制御装置PC１とPC２とについて制御
するものとし、第１図に示すごとくの自動溶接機
に適用したものを示す。なお、以下の説明におけ
る干渉エリアＡ１２かつしたがつて非干渉エリア
（独自のエリア）は、各位置決め制御装置PC１お
よびPC２との相互関係に依存して決まる、とい
うことを予め指摘しておく。換言すれば、これら
干渉領域、非干渉領域は、各装置PC１およびPC
２のそのときの状況によつて変化する。なぜなら
ば、１つの被制御体が動けば、それによつて、第
３図あるいは第４図に示す移動範囲たとえばＡ１
もまた動くからである。

まず、対応するサーボ系からのNu１１信号に
応じて、位置決め制御装置PC１から制御装置
CPUに対して位置指令を要求する。

応じて、制御装置CPUにおいては、ブロツク
１０１で示すように、メモリMRYからの対応の
ユーザプログラムに基づいて、この制御装置PC
１によつて順次ステツプ（点位置）を進めたと
き、前述のごとくの相互干渉エリアＡ１２の外
で、かつ溶接オフ（単に位置制御のみで溶接を行
なわない）の点位置までの移動範囲を求める。こ
こで、「溶接オフ」を条件としたのは、自動溶接
機においては一旦スタートして途中で停止させる
ことがその仕上りの品質低下をもたらすからであ
り、トランスフアーマシンなどのマニプレータの
ように単に位置のみを制御する場合には、このよ
うな「作業なし」の条件は不要である。

つづいて、この制御装置CPUにおいて、ブロ
ツク１０２で示すように、位置決め制御装置PC
１によつて上述のごとく求めた移動範囲に位置制
御するとき、対応の被制御体（トーチ）が前記第
３図のごとくの相互干渉エリアＡ１２に入るか否
かを判断する。上述のブロツク１０１と１０２と
が協働して干渉領域判断ステツプを構成する。

そして、位置決め制御装置PC１によつて、干
渉エリアＡ１２に入るならば、すなわちYESな
らば、制御装置CPUにおいては、ブロツク１０
３に示すように、他方の位置決め制御装置PC２
がすでに該干渉エリアＡ１２に入つているか、も
しくは入ろうとしているかを判断する。これは、
制御装置CPUの持つているシステムプログラム
（メモリMRY）中の制御装置PC２の作業エリア
の「エリアＡ１２入」のフラグ（Flag）をチエ
ツクすることによつて行なわれる。このブロツク
１０３が進入判断ステツプを構成する。

このとき、YESならば、すなわち位置決め制
御装置PC２が干渉エリアＡ１２に進入しようと
しもしくは進入している場合（フラグがセツトさ
れている場合）には、制御装置CPUにおいて
は、ブロツク１０４に示すように、位置決め制御
装置PC２が順次ステツプを進めたとき、前記干
渉エリアＡ１２の外で、かつ溶接オフの点位置ま
での移動範囲を求める。これは、メモリMRYか
ら対応のユーザプログラムを読出すことによつて
行なう。

つづいて、この制御装置CPUにおいて、ブロ
ツク１０５に示すように、位置決め制御装置PC
１およびPC２が衝突する可能性があるか否かを
判断する。これは、前述のごとく求めた位置決め
制御装置PC１およびPC２の各々の移動範囲を比
較することによつて行なわれる。上述のブロツク
１０４と１０５とが協働して干渉判断ステツプを
構成する。

そして、YESならば、すなわち２つの位置決
め制御装置PC１およびPC２によつて制御される
トーチが衝突する可能性があるならば、たとえば
次の位置指令を禁止して、制御装置CPUは、ブ
ロツク１０６に示すように、一方の制御装置PC
１による位置制御を停止させる。この制御装置
PC１の停止位置は、前述のようにNu１１信号の
得られた点、すなわち現ステツプである。このと
き、溶接オフであることは、「溶接オフ」を条件
としていることから容易に理解されよう。このブ
ロツク１０６が禁止ステツプを構成する。

つづいて、制御装置CPUにおいては、ブロツ
ク１０７に示すように、前述のごとく求めた移動
範囲によつて位置決め制御装置PC２が停止か否
かを判断する。すなわち、他方の位置決め制御装
置PC２が干渉をさけるために停止した状態かど
うかが判断される。

このとき、NOならば、すなわち位置決め制御
装置PC２が動作中ならば、制御装置CPUにおけ
る干渉の有無のチエツクは終了となる。逆に、
YESならば、すなわち位置決め制御装置PC２が
停止していたなら、制御装置CPUにおいては、
ブロツク１０８に示すように、前述の一連の処理
をPC１とPC２とを逆に入れかえて続行する。な
お、この逆の処理は別ルーチンとしてプログラム
してよいことはもちろんである。

なお、上述のブロツク１０２すなわち干渉領域
判断ステツプにおいて、「PC１エリアＡ１２に入
るか？」の判断で、NOと判断したならば、制御
装置CPUにおいては、ブロツク１０９で示すよ
うに、この位置決め制御装置PC１の作業エリア
の「エリアＡ１２入」のフラグをリセツトする。
このことは、制御装置PC１からの要求に基づい
て求めた移動範囲（PC１）が全く他の干渉のな
いエリアＡ１であることを示し、制御装置CPU
は、つづいて、ブロツク１１０で、メモリMRY
から読出したユーザプログラムによつて制御装置
PC１に次のステツプの指令を与える。上述のブ
ロツク１０９と１１０とが協働して許容ステツプ
を構成する。

また、前述のブロツク１０３すなわち進入判断
ステツプにおいて、「PC２すでにエリア入か？」
の判断で、NOと判断したとき、または、ブロツ
ク１０５すなわち干渉判断ステツプにおいて、
「PC１，PC２衝突か？」の判断で、NOと判断し
たときには、制御装置CPUにおいては、ブロツ
ク１１１で示すように、位置決め制御装置PC１
の「エリアＡ１２入」のフラグをセツトする。こ
のことは、一方の位置決め制御装置PC１が順次
ステツプを進めても、他方の位置決め制御装置
PC２との干渉はないということである。したが
つて、制御装置CPUは、つづいて、ブロツク１
１０において、メモリMRYから読出したユーザ
プログラムによつて、制御装置PC１に次のステ
ツプの指令を与える。上述のブロツク１１１と１
１０とが協働して許容ステツプを構成する。

上述のごとく、この実施例によれば、たとえば
溶接ないし塗装等の作業を途中で停めることな
く、相互干渉を防止しながら複数の被制御体を並
列的に制御し得るため、特に自動溶接機ないし自
動塗装機等に好適する。

なお、上述の実施例においては、干渉があると
き、一方の位置決め制御装置PC１は他方の位置
決め制御装置PC２が干渉エリアＡ１２の外に出
て停止したことを条件としてスタートさせたが、
これは、制御装置CPUにおいて他方の位置決め
制御装置PC２の順次の補間点情報を読込み、そ
の補間点が干渉範囲を外れたときスタートさせる
ようにしてもよい。すなわち、第６図に示す場
合、前述の実施例では、一方の位置決め制御装置
PC１は、点Ｐ１１で停止して、他方の位置決め
制御装置PC２が点２５の位置で停止するまで待
つて、それから後にスタートさせていた。このよ
うにすると、その作業時間が長くかかつてしまう
という問題点があつた。

そこで、この実施例では、制御装置CPUが位
置決め制御装置PC２の順次の補間点を監視して
いて、この位置決め制御装置PC２が補間点Ｐ２
３′の位置に達したとき、あるいは点Ｐ２３″の位
置に達したとき、一方の位置決め制御装置PC１
に対して次のステツプの指令を与える。このよう
にすれば、位置決め制御装置PC１の待ち時間が
少なくなる。

以上のように、この発明によれば、複数の被制
御体を相互干渉なく、かつ作業途中で中断させる
ことなく位置制御できる。なお、この発明はマイ
クロプロセツサ等を用いることなく、制御回路を
ハードで構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となる、かつこの発明
の実施され得る自動溶接装置を示す全体斜視図で
ある。第２図はこの発明の概略ブロツクダイヤグ
ラムである。第３図は各位置決め制御装置の移動
可能範囲（エリア）を示す図解図である。第４図
はこの発明を説明するための各場合を示す位置図
である。第５図はこの発明に基づいたシステムプ
ログラムの一例を示すフローチヤートである。第
６図はこの発明の他の実施例を説明するための位
置図である。図において、CPUは（統轄）制御装置、MRY
はメモリ、PC１，PC２，PC３は位置決め制御
装置、RC１，RC２，RC３はリモコンボツク
ス、Ｔはトーチ、１０１，１０２は干渉領域判断
ステツプ、１０３は進入判断ステツプ、１０４，
１０５は干渉判断ステツプ、１０６は禁止ステツ
プ、１０９，１１０，１１１は許容ステツプであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１複数の被制御体を予めプログラムされた点位
置に順次位置制御し、該点位置間において連続し
た作業を行ない、かつ、この順次の位置制御に応
じて、他の被制御体との相互干渉を生じない非干
渉領域と、他の被制御体との関係で相互干渉を生
じる干渉領域とが決められる、そのような位置制
御装置の制御方法であつて、１つの被制御体からの要求に応じて、この１つ
の被制御体の前記非干渉領域内の該被制御体によ
る作業を行なわない次の点位置までの移動経路が
前記干渉領域を含むか否かを判断するための干渉
領域判断ステツプ、前記干渉領域判断ステツプによつて前記干渉領
域を含むと判断したことに応じて、他の被制御体
が前記干渉領域に進入し又は進入しようとしてい
るか否かを判断するための進入判断ステツプ、前記進入判断ステツプによつて進入しているか
または進入しようとしていると判断したことに応
じて、前記１つの被制御体と他の被制御体とが干
渉するか否かを判断するための干渉判断ステツ
プ、前記干渉判断ステツプによつて干渉すると判断
したことに応じて、前記１つの被制御体につぎの
位置指令を与えないようにするための禁止ステツ
プ、前記干渉領域判断ステツプによつて前記１つの
被制御体の移動経路が前記干渉領域を含まないと
判断したことに応答して、あるいは前記進入判断
ステツプによつて前記他の被制御体が前記干渉領
域に進入していないかまたは進入しようとしてい
ないと判断したことに応じて、あるいはまた前記
干渉判断ステツプによつて前記１つの被制御体と
他の被制御体とが干渉しないと判断したことに応
じて、前記１つの被制御体へのつぎの位置指令を
許容する許容ステツプ、とを含んでなる、前記位置制御装置の制御方法。