(57)【要約】【課題】搬送装置の緊急停止時に作業対象物及び作業装置が破損することを防止すること。【解決手段】ワーク搬送装置２と非接触の状態でワークＷと同期して移動する作業装置１において、ワーク搬送装置２の緊急停止に伴いワークＷに生じる突発振動を予め記憶しておく記憶部１６と、ワーク搬送装置２の緊急停止時に、記憶部１６に予め記憶された突発振動を読み出し、ロボット１３１の作業部分に当該突発振動を再現させる制御部１５と、を含む。【選択図】図１
2014140943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の停止指示に応じて緊急停止可能な搬送装置により保持され搬送される作業対象物に対し、前記搬送装置とは独立した状態にある作業装置が作業を施す作業方法において、
前記搬送装置の緊急停止に伴い前記作業対象物に生じる突発振動を予め記憶しておく記憶工程と、
前記所定の停止指示に応じて、前記記憶工程で予め記憶しておいた前記突発振動を前記作業装置に再現させる振動再現工程と、
を含むことを特徴とする作業方法。
【請求項２】
前記記憶工程では、前記突発振動に加えて、前記所定の停止指示が行われてから前記作業対象物に前記突発振動が生じるまでの空走時間も予め記憶し、
前記振動再現工程では、前記所定の停止指示が行われてから所定の時間が経過すると、前記突発振動を前記作業装置に再現させ、
前記所定の時間は、前記空走時間−前記作業装置の応答遅れ時間、であることを特徴とする、請求項１に記載の作業方法。
【請求項３】
所定の停止指示に応じて緊急停止可能な搬送装置により保持され搬送される作業対象物に対し、前記搬送装置とは独立した状態で作業を施す作業装置において、
前記搬送装置の緊急停止に伴い前記作業対象物に生じる突発振動を予め記憶する記憶部と、
前記所定の停止指示に応じて、前記記憶部に予め記憶された前記突発振動を前記作業装置に再現させる制御部と、
を備えることを特徴とする作業装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記突発振動に加えて、前記所定の停止指示が行われてから前記作業対象物に前記突発振動が生じるまでの空走時間も予め記憶し、
前記制御部は、前記所定の停止指示が行われてから所定の時間が経過すると、前記突発振動を前記作業装置に再現させ、
前記所定の時間は、前記空走時間−前記作業装置の応答遅れ時間、であることを特徴とする、請求項３に記載の作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対する作業をワーク搬送中に行う作業方法及び作業装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等を代表とする工業製品は、コンベア等の搬送装置を用いて搬送されるワークに対して作業用ロボットが組み付け、塗装等の各種作業を順次行うことで製造される。従来、このような製造工程では、各種作業を適切に行うために作業用ロボットの近傍でワークの搬送を停止することが一般的であったが、近年では作業効率の観点からワークの搬送を止めることなくワークに対し作業する試みが注目されている。
【０００３】
ワークの搬送を止めない場合、作業用ロボットとワークとの間の搬送方向の相対的な位置関係を一定にする必要がある。そこで、特許文献１のように、作業用ロボットをワークの搬送と同期させて移動させることで、両者の相対的な位置関係を保ちつつ作業用ロボットによるワークへの作業を可能にする同期搬送装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２０２９５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、搬送装置でワークを搬送する場合、ワークには一定の振動が生じてしまうが、特許文献１ではワークに生じた振動を考慮しておらず、更なる工夫の余地があった。即ち、搬送装置が緊急停止した場合には、ワークには通常生じる振動とは異なる大きな振動が生じてしまいワーク及び作業用ロボットを破損してしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明は、このような要求に鑑みてなされたものであり、搬送中のワークに対して作業を行う作業方法及び作業装置に関し、特に、搬送装置の緊急停止に伴うワーク及び作業用ロボットの破損を防止可能な作業方法及び作業装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、所定の停止指示（例えば、操作員の操作やプログラム停止）に応じて緊急停止可能な搬送装置（例えば、後述のワーク搬送装置２）により保持され搬送される作業対象物（例えば、後述のワークＷ）に対し、前記搬送装置とは独立した状態（例えば、非接触の状態で同期移動する）にある作業装置（例えば、後述の作業装置１、ロボット１３１）が作業を施す作業方法において、前記搬送装置の緊急停止に伴い前記作業対象物に生じる突発振動を予め記憶しておく記憶工程と、前記所定の停止指示に応じて、前記記憶工程で予め記憶しておいた前記突発振動を前記作業装置に再現させる振動再現工程（例えば、後述の停止時再現制御）と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
このような本発明に係る作業方法では、緊急停止に伴い作業対象物に生じる突発振動を予め記憶しておき、緊急停止時にこの突発振動を作業装置に再現させるため、搬送装置が緊急停止しても搬送装置とは独立した状態にある作業装置に突発振動が再現され、突発振動を除外することができる。これにより、作業対象物及び作業装置が破損することなく、作業性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る作業工程では、前記記憶工程では、前記突発振動に加えて、前記所定の停止指示が行われてから前記作業対象物に前記突発振動が生じるまでの空走時間も予め記憶し、前記振動再現工程では、前記所定の停止指示が行われてから所定の時間が経過すると、前記突発振動を前記作業装置に再現させ、前記所定の時間は、前記空走時間−前記作業装置の応答遅れ時間、であることを特徴とする。
これにより、作業対象物に実際に突発振動が生じるタイミングに併せて、作業装置に突発振動を再現させることができ、搬送装置の緊急停止時に作業対象物及び作業装置が破損することを防止できる。
【００１０】
また、所定の停止指示（例えば、操作員の操作やプログラム停止）に応じて緊急停止可能な搬送装置（例えば、後述のワーク搬送装置２）により保持され搬送される作業対象物（例えば、後述のワークＷ）に対し、前記搬送装置とは独立した状態（例えば、非接触の状態で同期移動する）で作業を施す作業装置（例えば、後述の作業装置１、ロボット１３１）において、前記搬送装置の緊急停止に伴い前記作業対象物に生じる突発振動を予め記憶する記憶部（例えば、後述の記憶部１６）と、前記所定の停止指示に応じて、前記記憶部に予め記憶された前記突発振動を前記作業装置に再現させる制御部（例えば、後述の制御部１５）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
このとき、前記記憶部は、前記突発振動に加えて、前記所定の停止指示が行われてから前記作業対象物に前記突発振動が生じるまでの空走時間も予め記憶し、前記制御部は、前記所定の停止指示が行われてから所定の時間が経過すると、前記突発振動を前記作業装置に再現させ、前記所定の時間は、前記空走時間−前記作業装置の応答遅れ時間、であることを特徴とする。
【００１２】
この作業装置によれば、上記の作業方法の発明と同様の効果がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、搬送装置の緊急停止時に作業対象物及び作業装置が破損することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】搬送システムの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図２】搬送システムを模式的に示す模式図である。
【図３】搬送されるワークに生じた振動と作業部に再現させた振動との関係を示す図である。
【図４】記憶部に記憶されるデータテーブルを示す図である。
【図５】搬送されるワークに生じた振動と作業部に再現させた振動との関係を示す図である。
【図６】搬送システムの側面図である。
【図７】搬送システムの平面図である。
【図８】搬送システムを構成する作業装置の側面図である。
【図９】搬送システムを構成する作業装置の背面図である。
【図１０】搬送システムの動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、図面は、符号の向きに見るものとする。
【００１６】
［搬送システム３０の概略］
初めに、図１及び図２を参照して、本発明を実施する搬送システム３０の概略について説明する。図１は、搬送システム３０の機能構成を示す機能ブロック図であり、図２は、搬送システム３０を模式的に示す模式図である。
【００１７】
図１を参照して、搬送システム３０は、ワークＷに対する作業を行う作業装置１と、ワークＷを搬送するワーク搬送装置２と、を含んで構成される。
なお、以下に説明するように、本実施形態では、ワークＷとして塗装工程が終了した自動車の車体を用い、ワーク搬送装置２としてワークＷを上方から吊るして搬送するオーバーヘッドコンベアを用いることとしている。このとき、作業装置１は、ワーク搬送装置２が搬送するワークＷから塗装のために仮付けしておいたドアを取り外す作業を行う。勿論、ワークＷ、ワーク搬送装置２及び／又はワークに対する作業の内容は、一例に過ぎずこれに限られるものではない。
【００１８】
図１に示すように作業装置１は、移動部１１と、第１振動検出部１２と、作業部１３と、第２振動検出部１４と、制御部１５と、記憶部１６と、を含んで構成され、ワーク搬送装置２が搬送中のワークＷに対して所定の作業を行う。
【００１９】
移動部１１は、制御部１５の制御に従い、ワークＷの搬送方向に沿って移動する。このとき、移動部１１は、ワークＷの搬送速度と同速度でワークＷの搬送方向に沿って移動、即ちワーク搬送装置２により搬送されるワークＷと同期して移動する。特に、移動部１１は、同期に際してワーク搬送装置２及びワークＷと接触することなく非接触の状態でワークＷと同期して移動する。
図２を参照して、移動部１１は、例えば、ワークＷの搬送方向に平行して設けられたレール１１２ａ，１１２ｂ（図７等参照、以下、夫々を区別しない場合「レール１１２」と呼ぶ）を移動する台車１１１ａ，１１１ｂである。なお、本実施形態では、ワークＷ（車体）からドアを取り外す作業を行うため、ワークＷの両側に２つの台車１１１ａ，１１１ｂ（以下、夫々を区別しない場合「台車１１１」と呼ぶ）を用いることとしている。
【００２０】
第１振動検出部１２は、ワーク搬送装置２の搬送に伴いワークＷに生じた振動を検出する。一例として、第１振動検出部１２は、ワークＷの任意の点の位置情報を検出するセンサ装置であり、制御部１５と協働することで検出した位置情報の変化からワークＷに生じた振動を検出する。
ここで、図２に示すように本実施形態ではワークＷの底面の任意の位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（例えば、底面に設けられた溶接用穴部近傍の３箇所）の位置情報から底面中央部である位置Ｐの位置情報及び振動を検出する。そこで、本実施形態では、台車１１１の上面にセンサ装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ（以下、夫々を区別しない場合「センサ装置１２１」と呼ぶ）を設置し、台車１１１と同期して移動するワークＷの下方から位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（以下、夫々を区別しない場合「位置Ｐｎ」と呼ぶ）の位置情報を検出することとしている。一例として、台車１１１ａには、搬送方向下流側の任意の位置に位置Ｐ１の位置情報を検出するセンサ装置１２１ａを設置し、台車１１１ｂには、搬送方向下流側の任意の位置に位置Ｐ２の位置情報を検出するセンサ装置１２１ｂ、搬送方向上流側の任意の位置に位置Ｐ３の位置情報を検出するセンサ装置１２１ｃを設置することとしている。
なお、ワークＷに生じた振動を除外し作業を行うためには、３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の位置情報を検出することが好ましい。そのため、本実施形態では、センサ装置１２１として、位置ＰｎのＺ軸（垂直方向）の位置情報を検知するレーザー変位計、及び位置ＰｎのＸ，Ｙ軸（水平面）の位置情報を検知する２Ｄリアルタイムカメラを用いることとしている。
【００２１】
作業部１３は、多関節マニピュレータにより構成される作業ロボットであり、制御部１５の制御の下、ワークＷに対して所定の作業を行う。また、作業部１３は、移動部１１の上面に設置され、移動部１１の移動に伴いワークＷと同期して搬送方向に移動する。
ここで、図２に示すように本実施形態では、作業部１３はワークＷからドアを取り外す作業を行うため、ワークＷの片側に２つずつ計４つのロボット１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄを設置することとしている。即ち、台車１１１ａには、ロボット１３１ａ，１３１ｂが設置され、台車１１１ｂには、ロボット１３１ｃ，１３１ｄが設置される。なお、以下では、夫々を区別しない場合には単に「ロボット１３１」と呼ぶ。
【００２２】
第２振動検出部１４は、作業部１３に生じた振動を検出する。一例として、第２振動検出部１４は、作業部１３の位置情報を検出するセンサ装置であり、制御部１５と協働することで検出した位置情報の変化から作業部１３の先端に生じた振動を検出する。
ここで、本実施形態では、作業部１３の位置情報を超音波方式で検出することとしている。なお、超音波方式とは、発信装置から発信された超音波を複数（３個以上）の受信装置で受信し、夫々の受信装置までの超音波の到達時間の違いを利用して三点測量により位置情報を検出する方式である。そこで、図２に示すように、本実施形態の第２振動検出部１４は、ロボット１３１夫々に設置され超音波を発信する超音波発信装置１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄと、搬送経路に沿った任意の位置に設置され超音波を受信する超音波受信装置１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄと、を含んで構成されることとしている。なお、以下、夫々を区別しない場合「超音波発信装置１４１」「超音波受信装置１４２」と呼ぶ。このとき、超音波受信装置１４２の夫々は３個の受信部を備え、対応する超音波発信装置１４１から発信された超音波を３個の受信部で受信することで、超音波発信装置１４１の位置情報を検出する。即ち、超音波受信装置１４２ａは超音波発信装置１４１ａの位置情報を検出し、超音波受信装置１４２ｂは超音波発信装置１４１ｂの位置情報を検出し、超音波受信装置１４２ｃは超音波発信装置１４１ｃの位置情報を検出し、超音波受信装置１４２ｄは超音波発信装置１４１ｄの位置情報を検出する。なお、本発明ではワークＷに生じた振動をロボット１３１に再現させることで、ワークＷに生じた振動を除外し、搬送中のワークＷに対するロボット１３１による作業を可能にしている。そのため、超音波発信装置１４１は、ロボット１３１のうち、ワークＷに対して作業を行う部分、例えばワークＷを把持する把持部やワークＷのボルトを緩め／締めするボルト操作部等（以下「作業部分」と呼ぶ）の近傍、好適にはロボット１３１の先端に設置することが好ましい。また、ロボット１３１が複数の作業部分を備える場合には、当該複数の作業部分の夫々の近傍に超音波発信装置１４１を備えることが好ましい。
【００２３】
制御部１５は、作業装置１を統括的に制御するコントロールユニットであり、一例として、制御部１５は、搬送方向に沿って作業装置１を移動するように移動部１１を制御し、また、ワークＷに対して所定の作業を行うように作業部１３を制御する。また、制御部１５は、作業装置１を制御し、同期制御、振動予測制御、振動再現制御、及び停止時再現制御を実行する。
【００２４】
ここで、同期制御とは、ワーク搬送装置２により搬送されるワークＷと同期して移動部１１を移動させる制御をいう。同期制御の方法としては適宜好適な方法を利用することができるが、本実施形態では、ワーク搬送装置２に図示しないエンコーダを設け、このエンコーダからの信号に基づいて移動部１１を制御することで同期制御を行うこととしている。
【００２５】
また、振動予測制御とは、ワーク搬送装置２により搬送されるワークＷに生じた振動を予測する制御をいう。ワーク搬送装置２により搬送されるワークＷには、一定の周期性を持った振動が生じている。そこで、制御部１５は、第１振動検出部１２が検出した所定期間の振動から以後ワークＷに発生する振動を予測する。なお、所定期間は、ワークＷの振動の予測が可能な期間であればよく、適宜任意の期間を設定することができる。また、振動の予測後に第１振動検出部１２が検出した振動を用いて、振動予測制御で予測した振動を補正することとしてもよい。以下、振動予測制御で予測したワークＷの振動を「予測振動パターン」と呼ぶ。
【００２６】
また、振動再現制御とは、作業部１３に対して、より詳細には作業部１３としてのロボット１３１の作業部分に対して予測振動パターンに応じた振動を再現させる制御をいう。なお、作業部１３は、移動部１１により搬送方向に移動しているため、ワーク搬送装置２により搬送されるワークＷとは異なる振動が生じる可能性があり、その結果、作業部１３にワークＷの振動を再現しようとしても、作業部１３には予測振動パターンと異なる振動が生じる可能性がある。そこで、本実施形態では、振動再現制御を、振動実行制御及び振動調整制御の２段階で行うこととしている。
なお、振動実行制御とは、作業部１３を予測振動パターンに応じて振動させる制御をいう。具体的には、制御部１５は、作業部１３に対して予測振動パターンと適合する制御信号を供給し、作業部１３としてのロボット１３１の作業部分が予測した振動で振動するように制御する。
また、振動調整制御とは、振動実行制御により作業部１３に生じた振動と、振動予測制御により予測した振動との間の相違を調整する制御である。具体的には、制御部１５は、第２振動検出部１４と協働して振動実行制御中に作業部１３に生じた振動を検出し、検出した振動と予測振動パターンとを比較し、両者が一致しない場合に予測振動パターンと一致するように作業部１３の振動を調整する。
【００２７】
ここで、図３を参照して、振動予測制御及び振動再現制御の詳細について説明する。図３は、搬送されるワークＷに生じた振動と作業部１３に再現させた振動との関係を示す図であり、図３上段にワークＷに生じた振動を示し、図３中段に作業部１３にワークＷの振動を再現させる制御信号（振動再現指令）を示し、図３下段に作業部１３に再現させた振動を示す。
【００２８】
時間ｔ０〜時間ｔ１において、制御部１５は、振動予測制御を実行し、ワークＷに生じた振動から以後ワークＷに発生する振動（予測振動パターン）を予測する。振動予測パターンを予測すると制御部１５は、振動再現制御（振動実効制御）を実行し、作業部１３に対して振動予測パターンに応じた振動を再現させるように制御信号（振動再現指令）を作業部１３に供給する。ここで、作業部１３としてのロボット１３１は、制御信号を受けてから振動を再現するまで機械的な応答遅れが生じる。このような応答遅れを考慮し、制御部１５は、制御信号を先出しして作業部１３に供給する。図３の例では、制御部１５は、時間ｔ０の時点で時間ｔ１の予測振動パターンに応じた制御信号を先出ししている。
先出しされた制御信号に応じて作業部１３が振動すると、制御部１５は、振動再現制御（振動調整制御）を実行し、作業部１３に実際に生じた振動に基づくフィードバックを行い、作業部１３の振動を調整する。その結果、時間ｔ１以降、作業部１３にはワークＷに生じた振動が再現されることになる。
【００２９】
ところで、ワークＷを搬送するワーク搬送装置２では、作業忘れに伴う作業員による停止操作や、プログラムによる安全管理上の停止等によりワークＷの搬送が停止することがある（以下、「緊急停止」と呼ぶ）。ここで、図３の時間ｔ３は、ワーク搬送装置２が緊急停止したタイミングである。
図３上段に示すように、ワーク搬送装置２が緊急停止した場合、搬送されていたワークＷには慣性による振動（以下、「突発振動」と呼ぶ）が発生する。この突発振動は、搬送中に生じる周期的な振動とは異なるため予測振動パターンでは再現することができず、図３下段に示すように、ワークＷの突発振動と作業部１３の振動とに誤差が生じることになる。そして、このような誤差が作業部１３の作業中に生じてしまうと、ワークＷや作業部１３が破損してしまう。
【００３０】
制御部１５による停止時再現制御とは、ワーク搬送装置２の緊急停止に伴う突発振動を作業部１３に再現させる制御である。具体的には、緊急停止に伴う突発振動の波形を後述の記憶部１６に予め記憶しておき、制御部１５は、ワーク搬送装置２から緊急停止信号を受信すると、記憶部１６からこの突発振動の波形を読み出し、作業部１３に供給することで、作業部１３に突発振動を再現させる。なお、停止時再現制御においても、必要に応じて作業部１３に実際に生じた振動に基づくフィードバックを行うこととしてもよい。即ち、制御部１５は、第２振動検出部１４と協働して作業部１３に生じた振動を検出し、記憶部１６に記憶された突発振動の波形と一致するように作業部１３の振動を調整することとしてもよい。
【００３１】
図１に戻り、記憶部１６は、緊急停止に伴いワークＷに生じる突発振動を記憶する。図４に記憶部１６の一例を示すデータテーブルを示す。突発振動は、搬送しているワークＷの種別や搬送路の種別により異なるため、記憶部１６は、ワーク種別や搬送路種別に対応付けて突発振動を記憶する。もちろん、記憶部１６は、突発振動が異なる可能性のあるその他の情報も併せて記憶することとしてもよい。
また、図４では、ワーク種別及び搬送路種別に対応付けて空走時間も記憶することとしている。空走時間とは、緊急停止が指令されてから実際にワーク搬送装置２が緊急停止するまでの時間である。なお、突発振動によるワークＷと作業部１３との誤差を確実に除くため、ワーク搬送装置２に対して、作業部１３の応答遅れ時間よりも長い時間を空走時間として設定しておくことが好ましい。
【００３２】
［停止時再現制御の詳細］
続いて、図５を参照して、停止時再現制御の詳細について説明する。図５上段にワークＷに生じた振動を示し、図５中段に作業部１３にワークＷの振動を再現させる制御信号（振動再現指令）を示し、図５下段に作業部１３に再現させた振動を示す。
図５の時間ｔ３は、ワーク搬送装置２が緊急停止したタイミングを示し、時間ｔ３´は、ワーク搬送装置２及び制御部１５に緊急停止信号が供給されたタイミングを示す。即ち、時間ｔ３´〜時間ｔ３は、空走時間を示す。また、時間ｔ３´´は、制御部１５が作業部１３に対して突発振動を再現する制御信号を供給したタイミングを示す。上述のように、作業部１３の応答遅れを考慮して、制御部１５は作業部１３に対して制御信号を先出しする。そのため、時間ｔ３´´〜時間ｔ３は、作業部１３による応答遅れ時間を示す。
【００３３】
時間ｔ３´において、緊急停止信号を受信すると制御部１５は、停止時再現制御を実行する。このとき、空走時間を考慮して時間ｔ３´〜時間ｔ３´´間では、制御部１５は予測振動パターンに応じた制御信号を作業部１３に対して供給する。その後、時間ｔ３´´になると、制御部１５は突発振動を再現する制御信号を作業部１３に対して供給する。即ち、制御部１５は、緊急停止信号を受信してから「空走時間−作業部１３の応答遅れ時間」経過すると、突発振動を再現する制御信号を作業部１３に対して供給する。
その結果、時間ｔ３においてワーク搬送装置２が緊急停止したタイミングで、作業部１３に突発振動を再現させることができる。特に、突発振動は発生直後が最も大きくなるところ、作業部１３の応答遅れを考慮し制御部１５が突発振動を再現する制御信号を先出しする構成とすることで、発生直後の大きな振動を確実に再現することができる。
【００３４】
［搬送システム３０の具体的構成］
続いて、本発明を実施する搬送システム３０の一実施形態を、図６〜図９を参照して説明する。図６は搬送システム３０の側面図であり、図７は搬送システム３０の平面図である。また、図８は搬送システム３０を構成する作業装置１の側面図であり、図９は作業装置１の背面図である。
【００３５】
図６及び図７を参照して、搬送システム３０は、ワークＷに対する作業を行う作業装置１と、ワークＷを搬送するワーク搬送装置２と、を含んで構成される。図中Ａ−Ｂ地点間は、ワークＷに対して作業を行うステーションを示している。
【００３６】
ワーク搬送装置２は、自動車の車体（ワークＷ）の製造ラインの一部を構成するものであり、本実施形態ではオーバーヘッドコンベアである。具体的には、ワーク搬送装置２は、搬送経路に沿って設けられた支持レール２１と、支持レール２１に吊り下げられて移動するハンガ２２と、を含んで構成される。また、支持レール２１には、図示しないチェーンが設けられており、当該チェーンが支持レール２１に案内されて移動することで、ハンガ２２が牽引される。
【００３７】
図７に示すように、作業装置１は、前述の移動部１１としての台車１１１及びレール１１２を含んで構成される。レール１１２は、ワークＷの搬送経路に沿って設けられ、台車１１１の移動を規制する。また、台車１１１は、図示せぬモータを備え、制御部１５から供給されるパルス信号に従いレール１１２上をＡ地点からＢ地点まで移動する。具体的には、台車１１１は、Ａ地点からワークＷとの同期を開始し、Ｂ地点まで移動する。その後、Ｂ地点に到着すると当該ワークＷとの同期を解除し、Ａ地点まで移動し、次のワークＷとの同期を開始する。なお、図６及び図７では、前後のワークＷの間隔及びＡ−Ｂ地点間の距離を説明の都合上適宜簡略化して図示している。
【００３８】
また、Ａ−Ｂ地点間の所定の位置には、前述の第２振動検出部１４の一部を構成する超音波受信装置１４２が設置されている。超音波受信装置１４２の夫々は、ロボット１３１の作業部分に取り付けられた超音波発信装置１４１（図８参照）から発信された超音波を３箇所の受信部で受信し、当該作業部分の位置情報を取得する。
【００３９】
また、図８及び図９に示すように、台車１１１の上面には、前述の第１振動検出部１２としてのセンサ装置１２１、前述の作業部１３としてのロボット１３１、及び前述の制御部１５としてのコントロールユニット１５１が設置されている。
【００４０】
センサ装置１２１は、台車１１１の上面のうちワークＷの下方の位置に設置され、ワークＷの底面の任意の位置Ｐｎの位置情報を取得する。例えば、センサ装置１２１は、上方に向けて所定のレーザー光を照射することでワークＷの底面までの距離を測定し、また、センサ装置１２１は、ワークＷの底面の任意の位置Ｐｎを観測することで位置Ｐｎの水平方向の移動量を測定する。そして、センサ装置１２１は、このワークＷの底面までの距離及び水平方向の移動量から位置Ｐｎの３軸方向、即ち３次元上の位置情報を取得する。
【００４１】
ロボット１３１は、台車１１１の上面に設置され、台車１１１と同期搬送中のワークＷに対して側面から所定の作業を行う作業ロボットである。また、ロボット１３１は、複数の関節が独立して回転動作する多関節マニピュレータにより構成される作業ロボットであり、先端の任意の位置に超音波発信装置１４１を備える。なお、先端の任意の位置とは、ワークＷに対して作業を行う作業部分の近傍であり、当該作業部分による作業の妨げにならない位置である。
この超音波発信装置１４１は、超音波受信装置１４２と共に前述の第２振動検出部１４を構成するものであり、対応する超音波受信装置１４２に対して超音波を発信することで、超音波発信装置１４１が設置された部分の位置情報及び位置情報の変化（即ち、振動）を検出可能に構成される。
【００４２】
コントロールユニット１５１は、作業装置１を統括的に制御、即ち台車１１１の移動やロボット１３１の動作等を制御する。なお、コントロールユニット１５１は、１又は複数の装置により構成することができ、例えば台車１１１及びロボット１３１と対応する数の装置を設けることとしてもよく、また１の装置のみで台車１１１及びロボット１３１を制御することとしてもよい。
また、コントロールユニット１５１は、ワーク搬送装置２に設けられた図示せぬエンコーダからの信号に基づいてワークＷを吊るしたハンガ２２の位置情報を特定し、この位置情報に基づいて前述の同期制御、即ちワークＷと同期して移動するように台車１１１の移動を制御する。また、コントロールユニット１５１は、センサ装置１２１が所定期間にわたりワークＷの振動を検出すると、検出した所定期間の振動に基づいて前述の振動予測制御、即ち以後ワークＷに生じる予測振動パターンを予測する。また、コントロールユニット１５１は、振動予測制御で予測した予測振動パターンに基づいて振動再現制御、即ちワークＷの予測振動パターンと一致するようにロボット１３１を振動させる。このとき、コントロールユニット１５１は、超音波発信装置１４１及び超音波受信装置１４２と協働してロボット１３１の振動を測定しておき、ロボット１３１の振動が予測振動パターンと異なる場合には、一致するようにロボット１３１の振動を調整する。また、コントロールユニット１５１は、ワーク搬送装置２から緊急停止信号を受信すると、予め記憶された突発振動の波形を読み出し前述の停止時再現制御、即ちワークＷに発生する突発振動と一致するようにロボット１３１を振動させる。
【００４３】
［搬送システム３０の動作］
続いて、図１０を参照して、搬送システム３０の動作について説明する。図１０は、搬送システム３０の動作の流れを示すフローチャートである。
【００４４】
ステップＳＴ１に示すように、制御部１５としてのコントロールユニット１５１は、作業対象のワークＷと同期して台車１１１を移動させる同期制御を開始する。即ち、コントロールユニット１５１は、ワーク搬送装置２に設けられたエンコーダからの信号に基づいて、Ａ−Ｂ地点間を作業対象のワークＷと同期して移動するように台車１１１を制御する。このステップＳ１の同期制御は、作業対象のワークＷへの作業が終了するまで、即ち以下に説明するステップＳＴ２〜ステップＳＴ６の処理が終了するまで継続して行われる。
【００４５】
続いて、ステップＳＴ２では、コントロールユニット１５１は、第１振動検出部１２としてのセンサ装置１２１と協働して同期搬送中のワークＷの振動を検出する。即ち、コントロールユニット１５１は、センサ装置１２１が検出した位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置情報から、ワークＷの底面中央部である位置Ｐの３次元上の位置情報を取得する。そして、コントロールユニット１５１は、この位置Ｐの位置情報の変化から、位置Ｐに生じている振動を検出する。
【００４６】
続いて、ステップＳＴ３では、コントロールユニット１５１は、ワーク搬送装置２の緊急停止が行われたか否かを判定する。即ち、コントロールユニット１５１はワーク搬送装置２から緊急停止信号を受信したか否かを判定し、緊急停止信号を受信した場合には続いてステップＳＴ７に処理を移し、受信していない場合には続いてステップＳＴ４に処理を移す。
【００４７】
ステップＳＴ４では、コントロールユニット１５１は、ステップＳ２で検出したワークＷの振動から、ワークＷに以後生じる振動を予測する振動予測制御を実行する。ワーク搬送装置２で搬送されるワークＷには、外力が加えられない限り一定の周期性を持った振動が生じると予測される。そこで、コントロールユニット１５１は、ステップＳＴ２で検出したワークＷの振動から、ワークＷに生じる振動の周期性を特定することで、ワークＷに以後生じる振動を予測、即ち予測振動パターンを算出する。
【００４８】
予測振動パターンを算出すると、ステップＳＴ５において、コントロールユニット１５１は、ロボット１３１の夫々に対して予測振動パターンに応じた振動を再現させる振動再現制御を実行する。即ち、コントロールユニット１５１は、予測振動パターンに応じて振動するようにロボット１３１に対して動作指令を供給する。そして、コントロールユニット１５１は、第２振動検出部１４としての超音波発信装置１４１及び超音波受信装置１４２と協働してロボット１３１に生じる振動を検出し、ワークＷの振動と一致するようにフィードバック制御を実行する。
【００４９】
続いて、ステップＳＴ６では、コントロールユニット１５１は、ワークＷに対する作業が終了したか否かを判定し、作業が終了した場合には処理を終了する。他方、作業が終了していない場合には、コントロールユニット１５１は、続いてステップＳＴ２に処理を移す。
【００５０】
また、ステップＳＴ３において緊急停止信号を受信していた場合には、ステップＳＴ７において、コントロールユニット１５１は、ワークＷに生じる突発振動をロボット１３１に再現させる停止時再現制御を実行する。即ち、コントロールユニット１５１は、予め記憶された突発振動の波形を読み出し、ロボット１３１にこの突発振動を再現させる。このとき、コントロールユニット１５１は、ワークＷの空走時間やロボット１３１の応答時間を考慮して、緊急停止信号を受信してから所定の時間（＝空走時間−応答時間）が経過したタイミングで、ロボット１３１に対して突発振動を再現させる指令を供給する。
【００５１】
以上、本実施形態について説明した。このような搬送システム３０では、緊急停止に伴いワークＷに生じる突発振動を予め記憶しておき、緊急停止時にこの突発振動をロボット１３１に再現させるため、ワーク搬送装置２が緊急停止しても、このワーク搬送装置２と非接触の状態で同期移動するロボット１３１に突発振動が再現され、突発振動によるワークＷとロボット１３１とのずれを除外することができる。これにより、ワークＷ及びロボット１３１が破損することなく、作業性を向上させることができる。
また、ワークＷの空走時間やロボット１３１の応答時間を考慮して突発振動を再現させるため、ワークＷに実際に突発振動が生じるタイミングに併せて、ロボット１３１に突発振動を再現させることができ、ワーク搬送装置２の緊急停止時にワークＷ及びロボット１３１が破損することを防止できる。
【００５２】
以上、本実施形態に係る搬送システム３０について説明した。なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【００５３】
例えば、上記実施形態では、移動部１１として台車１１１及びレール１１２を例にとって説明したが、移動部１１はこれに限られるものではなく、その他の構成により実現することとしてもよい。このとき、移動部１１は、ワークＷに対して作業を行う作業部１３、即ちロボット１３１の先端に設けられた作業部分が、搬送方向に沿ってワークＷと同期していれば足りる。即ち、移動部１１は、上記実施形態のように作業部１３が設置された台車１１１のように作業部１３自体を移動させる構成としてもよく、作業部１３自体は移動せずワークＷに対して作業を行う作業部分のみが移動する構成としてもよい。作業部分のみが移動する構成としては、任意の位置に固定的に設置され、所定の長さのアームを供える作業用ロボットが挙げられる。このような作業用ロボットは、自身は移動しないものの、アームを伸縮あるいは関節を屈伸することで作業部分をＡ−Ｂ地点間で移動可能に構成される。
【００５４】
また、上記実施形態では、第１振動検出部１２は、ワークＷの底面の任意の３点（位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）から位置Ｐの位置情報を検出することとしているが、これに限られるものではなく、必要に応じて３点以上の位置から位置Ｐの位置情報を検出することとしてもよい。
また、第１振動検出部１２は、ワークＷに生じた振動を検出できれば足り、上記実施形態のようなセンサ装置１２１に限られず、他の構成により実現することとしてもよい。例えば、ワークＷをカメラ等の撮像装置により撮像し、撮像した動画像を解析することでワークＷに生じた振動を検出することとしてもよい。
また、例えば、ワークＷを搬送するハンガ２２に加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ等の各種センサを取り付けることで、ハンガ２２の振動を検出し、当該ハンガ２２の振動をワークＷの振動として用いることとしてもよい。また、これら加速度センサ等の各種センサをワークＷ自身に取り付けることで、ワークＷに生じた振動を検出することとしてもよい。このような構成であっても既存の製造ラインに対する変更は最小限ですみ、既存設備を好適に利用することができる。
【００５５】
また、第２振動検出部１４についても同様に、作業部１３の作業部分に生じた振動を検出できれば足り、上記実施形態のような超音波方式に限られるものではない。例えば、作業部１３の作業部分に加速度センサ等の各種センサを取り付けることで振動を検出することとしてもよく、また、作業部分をカメラ等で撮像し、動画像を解析することで振動を検出することとしてもよい。
また、第２振動検出部１４は、ワークＷに対して作業を行う作業部分の全てから振動を検出する必要はなく、作業の内容によって振動を検出しない、又は検出精度を異ならせることとしてもよい。例えば、ワークＷからドアを取り外す際に、ボルトを緩め／締めするボルト操作部等では高精度の振動の再現が要求される一方で、ドアを把持する把持部等ではそこまで高精度の振動の再現は要求されない。そこで、第２振動検出部１４は、作業の内容に応じて、作業部分の振動の検出方法を変えることとしてもよく、また、振動再現時の精度を変えることとしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…作業装置
１１…移動部
１１１…台車
１１２…レール
１２…第１振動検出部
１２１…センサ装置
１３…作業部
１３１…ロボット
１４…第２振動検出部
１４１…超音波発信装置
１４２…超音波受信装置
１５…制御部
１５１…コントロールユニット
１６…記憶部
２…ワーク搬送装置
２１…支持レール
２２…ハンガ
３０…搬送システム
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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