(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアーム先端に設けられているハンドがワークをクランプし、該ハンドに設けられているセンサがワークをクランプしたことを確認するクランプ確認信号を出力し、このクランプ確認信号を受けて次の動作に移るように制御されるワーク搬送ロボットの制御方法において、
前記クランプ確認信号を受けた後であって次の動作に入る前に、前記ハンドがワークをクランプしたことを確認する確認段階と、
前記確認段階において前記ハンドがワークをクランプできなかった場合に、ハンドが開いた状態を維持するようにアンクランプ指令を出力する段階と、
前記アンクランプ指令の出力に基づいて、前記ロボットに対して擬似クランプ確認信号を出力する段階と、
前記擬似クランプ確認信号を受けたロボットを通常動作により原点位置まで戻す段階と、
前記擬似クランプ確認信号を受けた前記ロボットを原点位置まで戻す途中に、さらにクランプ指令信号が出力された場合に、ハンドに対してはアンクランプ指令を出力し、ロボットに対しては擬似クランプ確認信号を出力する段階と、
を有することを特徴とするワーク搬送ロボットの制御方法。
【請求項２】
前記ワーク搬送ロボットは、鍛造工程で用いられることを特徴とする請求項１記載のワーク搬送ロボットの制御方法。
【請求項３】
前記鍛造工程は、熱間鍛造工程であることを特徴とする請求項２記載のワーク搬送ロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットの制御方法に関し、特にワーク搬送ロボットがワークを正常に把持できなかった（ミスグリップ）場合の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用ロボット（以下、単にロボットと記す）は数多くの種類があり、また様々な製造工程に用いられている。
【０００３】
ところで、自動車の生産は、この産業用ロボットが多く用いられている産業の一つである。そして、自動車部品の中にあって、高い強度を必要とする部品の製造に欠かせない工程が鍛造工程である。
【０００４】
鍛造工程においても各種のロボットが用いられているが、その様なロボットを利用するにあたり、その制御は非常に重要である。
【０００５】
熱間鍛造工程の一つであるフォージングプレスではロボットを利用した高度な自動化が行われている。フォージングプレスに利用されるロボットには、各種のものがあるが、例えば各プレス型の間にワークを出し入れするワーク搬送ロボットでは、ワークが冷えないうちにプレス型間を搬送する必要があり、通常、粗成形、荒成形、仕上げ形成などの１サイクルを約１４〜２０秒たらずで搬送している。したがって、もしワーク搬送ロボットが何等かの原因で止まってしまった場合、当然プレスを行うことができず、加熱されたワークは次第に冷えて、鍛造成形できなくなってしまう。
【０００６】
ワーク搬送ロボットの停止原因としては、そのロボット自体の故障や鍛造工程中のその他の原因による非常停止など様々であるが、その中に、ワーク搬送ロボットがワークを掴み損ねる、いわゆるミスグリップがある。
【０００７】
一般的なロボットの場合、ミスグリップしたときにはその場で停止してしまうように制御（プログラム）されている。また、中には、ミスグリップ後その時点までの動作軌跡を後戻りするように制御されたものもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、鍛造工程の場合、ミスグリップによってロボットが停止してしまうと、前述のようにワークが冷えて鍛造成形ができなくなってしまうため、その時点でのワークそのものが使い物にならなくなって、ワーク材料のロスに繋がってしまうと言った問題がある。また、異常復旧のためにロボットを退避させるときに時間が掛かってしまうと、ロボットハンド部分が高温（１２００℃前後）のワーク近傍に長時間近接していることになり、必要異常に熱に晒される時間が長くなって、予期せぬ不具合の発生原因となる場合もある。
【０００９】
また、動作軌跡を後戻りするように制御する場合は、その後戻りのためのプログラムや動作教示を、正常動作のプログラムや動作教示とは別個に行う必要があり、そのためのプログラム作成工数や教示工数が多くなり、ロボットのプログラムや動作教示に多くの時間がかかってしまうと言った問題がある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、鍛造工程に用いられるワーク搬送ロボットにおいて、ミスグリップ時にロボットが停止することなく、かつ、そのロボットのプログラム工数や教示工数をできるだけ少なくして、より利用しやすいロボットの制御方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１記載の本発明は、ロボットアーム先端に設けられているハンドがワークをクランプし、該ハンドに設けられているセンサがワークをクランプしたことを確認するクランプ確認信号を出力し、このクランプ確認信号を受けて次の動作に移るように制御されるワーク搬送ロボットの制御方法において、前記クランプ確認信号を受けた後であって次の動作に入る前に、前記ハンドがワークをクランプしたことを確認する確認段階と、前記確認段階において前記ハンドがワークをクランプできなかった場合に、ハンドが開いた状態を維持するようにアンクランプ指令を出力する段階と、前記アンクランプ指令の出力に基づいて、前記ロボットに対して擬似クランプ確認信号を出力する段階と、前記擬似クランプ確認信号を受けたロボットを通常動作により原点位置まで戻す段階と、前記擬似クランプ確認信号を受けた前記ロボットを原点位置まで戻す途中に、さらにクランプ指令信号が出力された場合に、ハンドに対してはアンクランプ指令を出力し、ロボットに対しては擬似クランプ確認信号を出力する段階と、を有することを特徴とするワーク搬送ロボットの制御方法である。
【００１３】
また、請求項２記載の本発明は、前記請求項１記載の構成において、前記ワーク搬送ロボットは、鍛造工程で用いられることを特徴とするワーク搬送ロボットの制御方法である。
【００１４】
また、請求項３記載の本発明は、前記請求項２記載の構成において、前記鍛造工程は、熱間鍛造工程であることを特徴とするワーク搬送ロボットの制御方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。
【００１６】
以下、まず、フォージングプレス工程の概要、およびワーク搬送ロボットについて説明し、ついで、本発明を適用したワーク搬送ロボットの制御方法について説明する。
【００１７】
フォージングプレス工程は周知のものであるが、ここでは、その一例として、図１に示すように、第１、第２および第３プレス工程により鍛造品を成形する工程について説明する。まず、電磁誘導加熱器（不図示）により加熱されたワーク９０として素材ビレットがビレットローダ５０により第１プレス工程１０Ｐに載置されて、プレス機（プレス機本体については不図示、下型のみ示した）によりプレスされる。そして、ワーク９０は搬送ロボット１０によりハンドリングされて、第２プレス２０Ｐに載置され、プレス機によりプレスされる。さらに、ワーク９０は搬送ロボット１０によりハンドリングされて、第３プレス３０Ｐに載置され、プレス機によりプレスされる。最後に、ワーク９０は搬送ロボット１０によりハンドリングされて、ロケートプレート６０上に載置される。ロケートプレート６０上に載置されたワーク９０は、マニピュレータ７０によってトリムプレス工程８０に移動されて、ばり取りが行われ、ワーク搬送コンベア８５により所定のパレット（不図示）に移される。
【００１８】
鍛造成形されるワークは、図２に示すように、加熱された素材ビュレット９０′が第１プレス１０Ｐ、第２プレス２０Ｐ、第３プレス３０Ｐを経て、最後にばり取りが行われて、完成ワーク９０″となる。
【００１９】
以上がフォージングプレスの概要である。ここで、ワーク搬送ロボット１０は、第１プレス１０Ｐからロケートプレート６０までワーク９０を順次に搬送するものであるが、この間１４〜２０秒ほどである。
【００２０】
ワーク搬送ロボット１０は、図３に示すように、Ｘ軸（一水平方向）、Ｚ軸（上下方向）、Ｓ軸（水平面回転方向）の三軸動作を行うロボットである。
【００２１】
このロボットは、ロボット自体の移動を行うための台車１０１上にＸ軸、Ｚ軸およびＳ軸の各可動部が備え付けられており、台車１０１は固定治具１０２によって床面に固定できるようになっている。
【００２２】
Ｘ軸可動部１１１はＸ軸方向にロボットアーム１５を移動させて、ハンド１８部分をプレス機内に出し入れすると共に、Ｓ軸の動きに合わせてハンド１８のＸ軸方向の位置を調整する。このＸ軸の動作はモータ１１により駆動され、モータ１１には、その動作量を検出するためのエンコーダ２１が設けられている。
【００２３】
Ｙ軸可動部１１２は、ハンド１８の上下方向の位置合わせを行うもので、モータ１２により駆動されており、その動作量を検出するためのエンコーダ２２が設けられている。
【００２４】
Ｓ軸可動部１１３は、ロボットアーム１５を水平回転させるものであり、ロボットアーム１５は２つのアーム１５ａ，１５ｂからなり（図１参照）ハンド１８が取り付けられているアーム１５の先端が平行状態を保ちつつ、水平方向に回転する。このＳ軸はモータ１３により駆動されており、その動作量を検出するためのエンコーダ２３が設けられている。
【００２５】
以上各軸の動作によりワーク９０が第１プレス１０Ｐから順次、第２プレス２０Ｐ、第３プレス３０Ｐを経てロケートプレート６０まで搬送される。ハンド１８によるワーク把持動作は、プレス機の上型と下型の間にハンドを入れて、その状態でハンド１８を下方に動かして、上からワークを掴むように動作する。
【００２６】
ロボットアーム１５の先端に設けられているハンド１８には、非接触式の近接スイッチ（不図示）が設けられており、ワークをグリップしたこと、またはミスグリップしたことを検出している。
【００２７】
ハンド１８は、エアシリンダや油圧シリンダなど（いずれも不図示）により開閉動作が行われており、その開閉は、各シリンダのエアバルブまたはオイルバルブの開閉によって行われる。
【００２８】
このロボットを制御するのがロボットコントローラである。図４はロボットの制御システムを説明するブロック図である。
【００２９】
ロボットコントローラ３０には、ロボットの動作全体を制御するための運転処理モジュール３１と、ロボットアーム先端アームの正確な位置決め動作を行うための位置決めモジュール３２と、ロボットや外部との信号のやり取りを行うためのＩ／Ｏモジュール３３とからなる。なお、実際のロボットコントローラは通常のシーケンサやコンピュータなどであり、上記各モジュールはこれらシーケンサやコンピュータのＣＰＵが必要なプログラムを実行することによって各モジュールの働きをしている。
【００３０】
運転処理モジュール３１は、教示されたロボットの動作軌跡を記憶し、教示された内容にしたがって、ロボットの動作そのものを制御するもので、ロボットの各モータの速度制御指令、ロボットハンド１８の開閉動作指令、インターロック信号の送受信などを行う。
【００３１】
位置決めモジュール３２は、運転処理モジュールからの速度制御指令を受けて実際にモータを動作させるためのパルス信号を送出し、また、各エンコーダからの信号を受けて、ロボットアームの動作量を算出して適正な位置に動作されるように制御する。この位置決めモジュール３２から出力された信号は、増幅回路（ＡＭＰ）４１を介してモータ１１、１２、１３に伝えられており、また、エンコーダ２１、２２、２３からのパルス信号が増幅回路４１を介して位置決めモジュール３２に伝えられる。
【００３２】
Ｉ／Ｏモジュール３３は、外部との信号のやり取りを行うもので、必要に応じてプロトコルの変換などを行う。出力される信号はフォージングプレス工程全体を管理しているホストコンピュータや動作状況を表示するための表示用コンピュータに対して現在の動作状況を伝えるための動作信号、他のロボットやプレス機などとの接触防止のためのインターロック信号、ハンドを動作させるためのバルブの開閉信号などである。一方、入力される信号としては、ハンド開閉確認センサからのハンド開確認信号、ハンド閉の確認信号、インターロック信号、およびホストコンピュータからの制御信号などである。
【００３３】
次に、上記のように構成されたワーク搬送ロボットの制御について説明する。図５は、ロボットの制御手順を示すフローチャートである。
【００３４】
まず、動作処理モジュールによってロボット動作に必要なプログラムが実行され、ロボットの動作軌跡である動作ステップ数がクリアされて（Ａ１）、全ステップが終了か否かを判断した後（Ａ２）、次の動作ステップの位置決めが行われる（Ａ３）。これにより最初の動作であれば動作ステップ１の軌跡をロボットが動作することとなり、順次、動作ステップ２以降の動作がそれぞれ実行される。プログラムステップＡ２において全ての動作が終了していれば正常終了信号を出力して（Ａ８）、プログラムが終了する。なお、この後、必要なロボットの動作があれば正常終了信号を受けて、そのプログラムが実行されることとなる。
【００３５】
次に、位置決めされた後、クランプ指令が出力されているか否かを判断して（Ａ４）、クランプ指令が出ていなければ次の動作ステップを動作させるために、アンクランプ状態であることを確認して（Ａ７）、プログラムステップＡ２に戻り次の動作ステップを動作させる。クランプ指令が出ている場合には、ハンド１８がクランプしたか否かを判断して、クランプＯＫであれば、プログラムステップＡ２に戻り次の動作ステップを動作させる。
【００３６】
一方、プログラムステップＡ５において、クランプしたことを確認できなかった場合、すなわちミスグリップである場合には、後述するミスグリップ処理を行うこととなる。
【００３７】
図６はミスグリップ処理のサブルーチンフローチャートである。
【００３８】
ミスグリップを検出した場合には、まず、ミスグリップしたことを警告するために、その旨を表示したり、ホストコンピュータにミスグリップを伝える信号を送信する（Ｂ１１）。
【００３９】
ついで、ハンド１８に対しては、アンクランプ信号（バルブ開）を出して、ハンド１８にワークが引っ掛かっているようなことのないように完全にハンド１８を開く（Ｂ１２）。そして、クランプ確認信号のみを出力する（この場合の信号を説明のためにクランプ確認疑似信号を称するが、信号自体は正常動作時のものとまったく同じである）（Ｂ１３）。このクランプ確認疑似信号を出力する理由は、もし、ここでクランプ確認ができない場合には、それ以降ロボットの動作が停止してしまうので、クランプ確認疑似信号を出力することで、ロボットの動作を停止させないようにするためである。
【００４０】
次に、ロボット位置が原点位置に有るか否かを判断し（Ｂ１４）、次の動作ステップの動作をそのまま行う（Ｂ１５）。つまり、ミスグリップによってワークが把持されていなくてもロボットの動作自体は正常な場合と同じ動作軌跡によって動作する。
【００４１】
次に、正常動作と同様にロボットを動作させていることから、その間に出力されるクランプ指令の有無を判断し（Ｂ１６）、クランプ指令がなければアンクランプを確認した後（Ｂ２０）、プログラムステップＢ１４に戻る。
【００４２】
一方、クランプ指令が出力された場合には、アンクランプの指令を出力して、クランプするのを止めて（Ｂ１７）、アンクランプを確認した後（Ｂ１８）、動作を停止させないためにクランプ確認疑似信号を出力して（Ｂ１９）、プログラムステップＢ１４に戻る。
【００４３】
プログラムステップＢ１４において、ロボットが原点位置であると判断されたときには、それ以上ロボットが動作しないようにロボットを停止させて（Ｂ２１）、異常終了したことを出力する（Ｂ２２）。
【００４４】
以上の手順によるミスグリップ時のロボットの動作を工程内の動作軌跡と共に説明する。図７はロボットの動作軌跡の一例であり、第２プレス２０Ｐから第３プレス３０Ｐへのワーク搬送時のものである。
【００４５】
ロボットのハンド１８は、まず、図示するように、動作ステップ１および動作ステップ２を経て第２プレス２０Ｐに有るワーク９０をクランプするために移動する。そして、クランプ指令によってワーク９０を把持する。ここで、もしミスグリップが生じた場合、上記のミスグリップ処理によって、ワークのクランプを止めることとなるが、ロボットの動作自体は、通常の動作経路により原点位置に戻る。すなわち、第３プレス３０Ｐにワークを搬送するための動作であるステップ３、そしてワーク搬送後ロボットが原点位置に戻るためのステップ４およびステップ５を経て原点位置まで戻る。
【００４６】
以上のように、本発明を適用したことで、ミスグリップ発生時において、ロボットを停止させることなく、また、特別な回避動作をさせずにロボットを原点位置まで戻すことができる。したがって、ロボット停止によるプレス機の停止がなくなるため、従来のように、停止したロボットの回避作業などに時間が掛かりミスグリップしたワーク以外のワークについてまで、冷えたしまうといったことがなくなる。これは、例えば複数のプレス型を一つのプレス機に取り付けているような場合には特に有効であり、ミスグリップしたワークのみを跳ね出して、その他のワークは通常どおりプレスが行えるため、素材の無駄が少なくなる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、請求項ごとに以下のような効果を奏する。
【００４８】
請求項１記載の本発明によれば、ロボットハンドがミスグリップしたときには、ハンドは開いた状態を維持しつつ、ロボットに対してはハンドがワークをクランプしたことを確認するクランプ確認信号を出力して、ミスグリップ後、ロボットを通常の動作によって原点位置まで戻すようにしたので、ミスグリップ時点でロボットが停止してしまうことがなくなる。しかも、ミスグリップ時に、ロボットを原点位置まで戻すための特別な動作経路の教示設定が不要である。加えて、前記ロボットに対してクランプ確認信号を出力する段階後、前記ロボットを原点位置まで戻す途中に、さらにクランプ指令信号が出力された場合に、ハンドに対してはアンクランプ指令を出力し、一方、ロボットに対してはクランプ確認信号を出力することとしたので、ミスグリップ後の通常動作中にさらにクランプするための指令が出された場合であっても、実際にはミスグリップのためにワーク搬送を継続できないにもかかわらず次のワークをクランプしてしまうような不具合が発生せずに、ロボットは通常の動作経路により原点位置まで戻ることが可能となる。
【００５０】
請求項２記載の本発明によれば、鍛造工程において、前記請求項１記載の構成による制御を行うこととしたので、ミスグリップ発生時にロボットは自動的に原点位置まで戻るため、人手によるロボットの退避作業が不要となりミスグリップによるワークの跳ね出し作業を容易に行うことができるようになる。
【００５１】
請求項３記載の本発明によれば、熱間鍛造工程において、前記請求項２記載の構成による制御を行うこととしたので、ミスグリップ発生時にロボットは通常の動作によって自動的に原点位置まで戻るため、ロボットやハンドなどが通常動作時以上に高温のワークに長時間近接することがなくなり、ロボットやハンド各部の熱による悪影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォージングプレス工程を説明するための図面である。
【図２】上記図１に示される工程によって成形されるワークを説明するための図面である。
【図３】ワーク搬送ロボットを説明するための図面である。
【図４】ロボットの制御システムを説明するためのブロック図である。
【図５】ロボットの制御手順を示すフローチャートである。
【図６】上記図５に示されるミスグリップ処理のサブルーチンフローチャートである。
【図７】ロボットの動作軌跡の一例を示す図面である。
【符号の説明】
１０…ワーク搬送ロボット、
１５…ロボットアーム、
１８…ハンド
３０…ロボットコントローラ、
３１…運転処理モジュール、
３２…位置決めモジュール、
３３…Ｉ／Ｏモジュール、
１１１…Ｘ軸可動部、
１１２…Ｙ軸可動部、
１１３…Ｚ軸可動部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003577858.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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