(57)【要約】【課題】アクチュエータの種類を問わず、共通の命令で制御することが可能であるとともに、アクチュエータの種類を含む変更が容易なアクチュエータ制御装置を提供する。【解決手段】アクチュエータにサーボ機構５８を介して接続される制御装置は、プログラムに従って当該アクチュエータの動作を制御するとともに、通信制御装置１２２を介して他のアクチュエータあるいは上位の主制御装置と同一のインタフェースで通信を行うことにより、相互に協調してワークに対する作業を遂行する。【選択図】図１１
2004295903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアクチュエータを協調して動作させるアクチュエータ制御装置において、
前記各アクチュエータに接続され、当該アクチュエータの動作制御を行う制御部と、
前記各制御部に接続され、ネットワークを介して前記各アクチュエータ間および上位の主制御装置間での情報の授受を同一のインタフェースにより行う通信制御部と、
を備えることを特徴とするアクチュエータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記制御部に接続されている前記各アクチュエータを識別するための識別情報を保持する識別情報保持手段を備えることを特徴とするアクチュエータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアクチュエータを協調して動作させるアクチュエータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各工場ラインの部品組立搬送に用いるアクチュエータは、相互に機械的に組み合わされ、１つのワークの組立搬送を行っている。代表的には、制御の中心となる Programable Control（ＰＣ）等により、制御信号、およびその信号で増幅制御された電気、空気ドライバ等により制御され、さらにラインに点在する動作信号等をＰＣに返して一連の作業を行っている（非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】須藤文雄・小林武郎著「ＣＩＭ時代のＦＡシステム入門」オーム社、１９９０年６月１日出版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アクチュエータを協動させてワークを組立搬送する場合、直線および回転動作するアクチュエータを数個から数十個必要とし、それらのアクチュエータがワークの周囲に集中配置される。また、アクチュエータの動作を監視するためのセンサがアクチュエータおよびワークの周辺に点在することになる。
【０００５】
例えば、ＩＣチップを搬送する工程が数ｍｍ〜数１０ｍｍの場合もある一方、それらを行うアクチュエータは非常に狭い空間に集中することになる。ところが、各アクチュエータは駆動電気配線、駆動流体配管、各センサからの配線がＰＣまで乱雑に配置される。また、一方では各配線を束ねると非常に大きくなり、アクチュエータの動作に支障を来す。
【０００６】
さらには、アクチュエータが機械的に連結分岐されると他方のＰＣに到る配線、配管は多大なものとなる。
【０００７】
１つの作業工程に係わるアクチュエータ群がベルトコンベアラインのごとく多数連ねられると、制御の中心となるＰＣはそれらをすべて監視制御することになり、ＣＰＵ、信号伝達系の負荷が増大している。
【０００８】
以上のように、アクチュエータの集中管理を行うと、アクチュエータの集中による配管、配線の増大と、集中管理制御するＰＣの負担が過度に大きくなる。また通信能力の限界による制限および装置のコストの上昇の原因になる。
【０００９】
さらに、アクチュエータを個別に制御していると、アクチュエータ相互間の連係がとれていないとある部分の動作は欠けてしまい、システム全体として停止する原因になる。また、集中制御装置に異常が発生すると全体がダウンしてしまう。
【００１０】
本発明は、アクチュエータの種類を問わず、共通の命令で制御することが可能であるとともに、アクチュエータの種類を含む変更が容易なアクチュエータ制御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】
【００１１】
本発明のアクチュエータ制御装置は、複数のアクチュエータを協調して動作させるアクチュエータ制御装置において、
前記各アクチュエータに接続され、当該アクチュエータの動作制御を行う制御部と、
前記各制御部に接続され、ネットワークを介して前記各アクチュエータ間および上位の主制御装置間での情報の授受を同一のインタフェースにより行う通信制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、アクチュエータの制御装置を分散化し、適当な作業単位に相関するアクチュエータの制御装置が相関するアクチュエータの情報を受け、制御指示命令および一連の Programまたは Procedureを送付し、他のアクチュエータのセンサの確認または Program、Procedure の適正な作動の確認、その終了を受け取ることにより、よりローカルに信号処理を行う。
【００１３】
また、好適には、各アクチュエータの制御装置は制御管理の作業をそのグループの中で負荷の小さい制御装置にリアルタイムで再配置したり、全体の管理、センサの管理、異常の発見、警告等のプロセスを各制御装置に再配置して作業を行わせる。
【００１４】
また、１つの作業であっても、そのＣＰＵの Programのレベルのタスクを複数の制御装置に適正に分散し、再配置をリアルタイムで行い処理を迅速化する。
【００１５】
このとき、Program の基本構成として、Object-Oriented Systemとし、Model-Driven Approach に基づき、記述表現して Task 、Procedure 、Function、Program 、Moduleを構成して、複雑な半導体製造装置等のシステム記述に対応させる。
【００１６】
制御装置を分散化しローカルに作業をすることができることにより、ＰＣやドライバからの配線、配管、センサからの信号線、および制御信号線を著しく減少せしめることができ、空間的な余裕と、配線、配管等の動きによる傷害を少なくして信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、アクチュエータ同士および上位の主制御装置が、制御部を介して同一のインタフェースからなる通信制御部により接続されているため、各アクチュエータをその種類によらず共通の命令で制御することができるとともに、アクチュエータの変更が容易となるアクチュエータ制御装置を提供することができる。
【００１８】
また、本発明では、集中制御装置のＰＣの負荷が減少し、通信系のデータ量の減少による信頼性の向上、コストの減少ができる。
【００１９】
そして、各制御装置が相関を持ってタスク、Procedure 、Process を分担、再配置することにより制御装置のＣＰＵ、演算回路、通信の負荷を適正にでき、全体として適正な能力、コストを有する制御装置とすることができる。また、１つの制御装置が異常、もしくは緊急状態になった場合、他の制御装置がその支援または代行、管理、警報を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明について、図と共に説明する。
【００２１】
一般的には、ＣＩＭの利用者は、自社の商品を効率的に生産するために、ＣＩＭ（Computer Integrated Manufacturing)、ＦＡ（Factory Automation）の運用手段についての研究開発を行っている。当社が行う、その研究開発に対する仕事としては、ＣＩＭの利用者に対して当社で製造する、例えば、アクチュエータを利用したＣＩＭ、ＦＡのためにその部品をシステムに組み込む（開発の）支援協力が主体となる。
【００２２】
この支援協力の手段として、実物のアクチュエータをＣＩＭ、ＦＡに対し構成し易い形、適切な性能、それに適した製造方法、供給方法、手段、互換性、メンテナンス性を有するものとする。
【００２３】
そして、これらのアクチュエータ自身がその支援協力手段を持つのみならず、当社と他のユーザ、協力者との間、および他の会社の内部での発注、製造、管理、計画、組み合わせがやりやすいように取り扱われるシステム（例えば、企業間勘定システム、ネットワーク、企業間物流システム、企業間設計共同作業ネットワークコンピュータシステム）に適することが必要である。そのための技術的装置（コンピュータネットワーク、ＥＷＳネットワーク管理システム、組立モジュール管理プロセッサ、それらのネットワーク管理ソフトウエア、ＯＳ）、組立、加工、倉庫、物流システムのインテリジェントネットワーク（ＷＡＮ、ＬＡＮ、ＬＯＮ）、そしてそれらのマンマシンインタフェース、さらに、異工場間、異なる部門間、異なる企業間、異なる地域、国間の異なるシステム、管理ＣＩＭ、ＦＡシステムをソフトウエアやプログラムやキャラクタの想定のみならず、その管理方法、データ構造、データ形式、ファイル構造、ファイル形式、データベース管理方法、発注システム等のインタフェースを合わせる手段を有する。この手段（電気的、プロトコル、データ構造）は、検索構造すべてを管理し、合わせ、時によっては双方ともに適当な対応修復を行う。
【００２４】
これらの目的のために、Ａ. アクチュエータ、構造体、およびその構成部品（モータ、ボールネジ、タイミングベルト、ベアリングボックス、ベベルギヤボックス、センサ、プーリ等）を全て形状、取り付け、穴位置、幅等が規格化、互換性を有するブロック構造もしくはモジュール構造とすることにより、それぞれが独立して使用できるし、それらを組み立てることができる。
【００２５】
取り付けも基本寸法を共通化することにより統一される。
【００２６】
Ｂ. 各部材の製造方法、製造経過、検査結果およびその設計方法、取扱方法、それに接続される他部材および全体構成（階層構造）をデータ化し、その部材の使われ方のデータを全てコード化し、半導体回路等の回路手段や生物分子回路手段の人工的、疑似生物的回路による、アーティフィシャルライフと呼ばれる突然変位、交差、自然淘汰を有するＧＡ（二重螺旋構造、三重螺旋構造等の螺旋構造により好適に実施されるGenetic Algorithm ）を磁気的記録媒体や分子構造（核の配置等の）によるコード（ＤＮＡ）の形に記憶させる。そしてそれらの組み合わせのデータを各部材が有するように、例えば、バーコード、メタルコード（磁性、非磁性によるパターン）、また、金属の表面にダイレクトレーザトリミング、もしくはリソグラフィ法によるパターン（これらは、電気、電子回路、メモリ、ＣＰＵ、Programable システムを有し、金属の表面の凹部に加工され、その表面は金属表面と面一になるようコーティングする）を作成し、それらを記憶させたコード媒体は、部材の内部や表面にカプセルやテープ状のもので張り付ける。
【００２７】
もちろん、各部材のデータは管理コードによって他のコンピュータ上に管理データとして全て蓄え、コードによって引き出すことができる。ところが、このような構成にしたのでは管理コンピュータやそのためのシステムのある場合にのみ利用可能で、現場で緊急時に利用することはできない。
【００２８】
よってこれらのコード読み取り器を現場に持って行き、または、現場に必要に応じて配置したり、ロボットやアクチュエータに内蔵もしくは、予め決められた取り付け手段によって配置され、その場でその部材の経歴、処理、再構成のための対応を実行する自己再生手段を有する部材、アクチュエータ等の機能が必要である。
【００２９】
そのために、アクチュエータの制御装置がモータや電磁弁の種類に対して自由度を有し、置換、組み替えができるようにし、アクチュエータの Identification （同定）が自己および周囲からできる識別情報保持手段を設ける（バーコード、メモリカード、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、演算装置、マイクロウエーブ等によるワイアレスＩＤモジュール等）。また、アクチュエータが受けた経歴、経験を自動的に記録する。
【００３０】
そして、各アクチュエータが個々にコントローラを有し、ネットワーク通信手段によって統合化され、それらはいくつかの機械的に統合されたアクチュエータグループ、いくつかの相関的に作業、関連するアクチュエータグループ、もしくはそれらが統合化されＦＭＳに各アクチュエータが負荷、生産工程、および変更、最適化に従って再配置、再構成されるアクチュエータ群およびそのセル化、グループ化、ユニット化されたものとする。さらにこれが、ネットワーク手段によって統合化される各セル、グループ、ユニット、各アクチュエータはネットワーク上のネットワークアドレスやネットワークコントロールプロセス管理体によって管理され、必要に応じて資源やアドレス、その他を再構成される。それらは、ネットワークが作動していてもなされる。ネットワーク管理はＵＮＩＸ（登録商標）等にインプリメントされているＬＡＮコントロール（ＮＦＳ等のネットワークプロトコルＴＰＣ／ＩＰ）やＭＡＰ等においてコントロールされる。ローカルコントローラのプログラムも上位、中位、下位、並列の他のコントローラから適宜初期ロード、再ロードされる。
【００３１】
各コントローラは各アクチュエータの構造体の内部に配置され、好適には外に突起が出ないように面一もしくは面より一段落として不要な誤動作を防ぐよう形成されている。構造体は規格にあった、もしくは、標準化されたＴスロットを有したアクチュエータ、構造体、構造部材である。各構造部材は各コントローラに関連する信号線、ネットワーク用配線およびワイヤレス結合がなされ各プロファイル内の孔部、溝部、内部、外部に付帯される。また、空気通路をその利用に供する。各アクチュエータまたは構造体は相互もしくは一方のみについて相互に拘束されている時、固定、相対運動をする結合において、信号、電源、空気圧等を送ったり送られたりする機能を有する。また、各構造体はその伝送路およびその複合伝送路を有し、光伝送路は光ファイバの代わりに水、油、空気伝送路を利用してもよい。
【００３２】
アクチュエータ、構造体の相関の拘束を与える直線や回転のガイド手段はアクチュエータの構造部材、構造体本体に直接構成される。
【００３３】
信号系は、バス、光通信、ワイヤレス通信、マイクロウエーブ、超音波通信により行われる。電気パワーは、トロリーガイド、回転ブラシ、コロブラシにより集電される。光電池等によって伝送されるマイクロウエーブ等によってパワーと信号を一体として伝送する。センサ、コントローラ、ドライブはマイクロウエーブ等からのパワーを使用もしくは電池を有してストレージして使用する。
【００３４】
各アクチュエータに対し、これらのステーションを１つもしくは２つ以上の規格化されたモジュール回路、ボックスが配されている。
【００３５】
また、各アクチュエータは、全ての制御機能要素を有することができ、また、その制御機能要素の一部を適宜選択して置換移設をすることができる。それは組み立てる前でも途中でもその後でも実行できる。
【００３６】
コントローラは、各制御のための電源（発電機、化学電池、燃料電池、生体電池、内燃エンジン、太陽電池、室内用光電池、マイクロウエーブ）を有し、また、自立的に制御ドライブすることもできる。また、コントローラは流体圧制御の切り替え弁（パイロット式２方弁、３方弁、４方弁、５方弁）を有したり、出力、入力圧力フィードバックをした回転数、Torque 制御部をインバータコントロールドライバとスクロールコンプレッサ等と一体にして比例制御弁、ＰＭＷパルスバルブやスクロールコンプレッサ等のコンプレッサ、真空ポンプを個々または１台のスクロールコンプレッサの吸気を真空発生に用いたものを配したＦＲＬ（Filter、減圧弁、必要に応じてルブリケータ）を有する。電動アクチュエータと流体系を複合化して負荷応答圧力自動制御（フィードフォワード＋フィードバック）またはニューロンコントローラによる適応制御を行う各コントローラは電動アクチュエータ＋エアバランサとの組み合わせが可能となっているもの、そして各アクチュエータや上位制御装置や上位経営レベルコンピュータの中身を見たりデータを変更したりすることもできる手段を有し、ビットマップカラーＬＣＤを有し、マイクロキーボードを有する。
【００３７】
次に、本発明の実施例を図と共に説明する。
【００３８】
図１に各種のアクチュエータを組み合わせた基本的な例を示す。
【００３９】
図１のアクチュエータの組み合わせは、Ｘ軸に相当するアクチュエータ１０とＹ軸に相当するアクチュエータ１２とＺ軸に相当するアクチュエータ１４とθ軸に相当するアクチュエータ１６とチャック３８、４０を駆動するアクチュエータ１８、２０とから構成される。
【００４０】
そして、Ｘ軸に相当するアクチュエータ１０は、ボールねじとサーボ機構とガイドからなる電動アクチュエータ２２と、電動アクチュエータ２２を制御する制御装置２４とから構成され、Ｙ軸に相当するアクチュエータ１２は、タイミングベルトとステッピングモータとガイドからなる電動アクチュエータ２６と、電動アクチュエータ２６を制御する制御装置２８とから構成される。
【００４１】
また、Ｚ軸に相当するアクチュエータ１４は、空気圧アクチュエータ３０と空気圧アクチュエータを制御する制御装置３２から構成され、θ軸に相当するアクチュエータ１６は、ステッピングモータとハーモニックドライブからなる電動ロータリアクチュエータ３４と電動ロータリアクチュエータ３４を制御する制御装置３６とから構成される。
【００４２】
さらに、チャック３８、４０を駆動するアクチュエータ１８、２０は、各々、空気圧アクチュエータ４２、４４と空気圧アクチュエータ４２、４４を制御する制御装置４６、４８から構成される。
【００４３】
次に、個々のアクチュエータの構成を図と共に説明する。
【００４４】
図２は、Ｘ軸に相当するアクチュエータ１０の概略を示す図である。
【００４５】
アクチュエータ１０の電動アクチュエータ２２は移動体５０を移動させるためのボールねじ５２と、移動体５０を案内するためのガイド５４と、ボールねじ５２を駆動するためのモータ５６と、モータ５６を制御するためのサーボ機構５８と、アクチュエータ１０を制御するための制御装置６０とから構成される。なお、アクチュエータ１０には移動体５０の位置を検出するための位置センサ６２が設けられている。
【００４６】
図３Ａは、図２のモータ５６の構造を示す一例である。図２に示すモータ５６は、多段型の構造をしており、固定子を構成する電機子５１は２段になっている。回転子はベアリング５５に支承された軸６１に固定された永久磁石５３から構成される。電機子５１、５１は、夫々、図３Ｂに示すように、例えば、磁極５９が６極設けられ、電機子５１、５１の磁極５９は互いに３０度の角度差を設けてある。そして、１段目と２段目の電機子５１、５１を交互に励磁することにより、１２極のモータ５６を回転させることと同様に回転が滑らかになる。また、１２極のモータ５６に比べれば、極数が少なく小型化でき、電機子５１に巻線を多く巻回することができるので大きなトルクが得られる。なお、参照符号５７はエンコーダである。
【００４７】
図４は、Ｙ軸に相当するアクチュエータ１２の概略を示す図である。
【００４８】
アクチュエータ１２の電動アクチュエータ２６は移動体６４を移動させるためのタイミングベルト６６と、移動体６４を案内するためのガイド６８と、タイミングベルト６６を駆動するためのステッピングモータ７０と、アクチュエータ１２を制御するための制御装置７２とから構成される。
【００４９】
図５は、Ｚ軸に相当するアクチュエータ１４の概略を示す図である。
【００５０】
アクチュエータ１４の空気圧アクチュエータ３０は移動体（図示せず）を移動させるためのピストン７４と、シリンダ７６と、ピストン７４を駆動する駆動装置７８と、アクチュエータ１４を制御するための制御装置８０とから構成される。
【００５１】
図６は、θ軸に相当するアクチュエータ１６の概略を示す図である。
【００５２】
アクチュエータ１６は、ステッピングモータとハーモニックドライブからなる電動ロータリアクチュエータ３４と電動ロータリアクチュエータ３４を制御する制御装置３６とから構成される。
【００５３】
図７は、チャック３８、４０を駆動するアクチュエータ１８、２０の概略を示す図である。アクチュエータ１８、２０は、各々、空気圧アクチュエータ４２、４４と空気圧アクチュエータ４２、４４を制御する制御装置４６、４８とから構成される。なお、チャック３８、４０の代わりに吸着パッド８１を用いる場合には、図８に示すように、空気圧アクチュエータ４２、４４を用いる。
【００５４】
ここで、アクチュエータ８４と脚部８６の関係を示す例を図９に示す。この例では、アクチュエータ８４は、モータ８８と、移動体９０とフレーム９２と制御装置９４とから構成され、移動体９０には信号接続用の接点９６が設けられ、フレーム９２の端部には、信号接続用の信号バス９８が露出している。そして、信号バス９８と脚部８６のバス１００とはそれらが結合されるときに、接続される。制御装置９４には必要に応じて、各アクチュエータや上位制御装置や上位経営コンピュータの中身を表示できるディスプレイ１０２を設けたり、ディスプレイ１０２に表示させるデータを取り出すための信号を入力したり、データを変更したりする入力手段を設ける。一方、脚部８６にはネットワーク制御装置１０４を設ける。ネットワーク制御装置１０４にも制御装置９４と同様にディスプレイ１０６を設ける。さらに、ネットワーク制御装置１０４には、図１０に示すように、フロントパネル１０８を設け、これに各部材の全てのデータを記憶すると共に識別用のＩＤを有するカード１１０を挿入できるようにする。
【００５５】
次に、制御装置の構成について説明する。
【００５６】
図１１は、図２に示すアクチュエータの制御装置の構成を示す図であり、図２のサーボ機構５８に含まれる、ドライバ電源１１４から電源が供給される駆動ドライバ１１２が制御装置６０に接続され、制御装置６０は、バス１１６で接続されたＣＰＵ１１８とメモリ１２０と通信制御装置１２２と入出力制御装置１２４および入出力制御装置１２４に接続された入力部１２６と出力部１２８から構成される。そして、入力部１２６には図２に示す位置センサ６２が接続される。
【００５７】
前記サーボ機構５８は、モータ５６を駆動するドライバと、これらを統合的に制御するドライバコントローラとを有する。なお、ドライバは、ＰＷＭ、デジタル制御によるインバータ制御を行うものである。
【００５８】
制御装置６０は、アクチュエータ動作プログラムを管理し、位置命令および速度命令をサーボ機構５８に伝え、さらに、モータ５６およびサーボ機構５８の各要素からのフィードバック信号を監視するものである。
【００５９】
制御装置６０のコミュニケーションインタフェースは、例えば、ＲＳ２３２Ｃ、ＲＳ４２２に代表されるシリアルインタフェースやＧＰ−ＩＢ、ＢＣＤ、セントロニクスパラレルＬＡＮ専用インタフェース、１００Ｍｂｐｓ等の高速光ＬＡＮ、ゲートウェイ等により代表されるパラレルインタフェース等を介して、ＬＡＮまたは外部のコントローラ、ＰＣ、コンピュータ等やイーサネット（登録商標）、トークンリング、ＭＡＰ、ＰＣ ＬＡＮ、ＬＯＮ（Local Operating Network 、例えば、特表平３−５０４０６６号、特表平３−５０５６４２号参照）、ＷＡＮ、ＯＳＩ等に代表されるコミュニケーションとコントロールモジュールとの相互通信を行うものである。
【００６０】
これら制御装置の各要素は、小型化を実現するために一体的に構成してもよいし、あるいは、各機能毎に分離可能とし多種類のアクチュエータとの共有化を可能として汎用化と低コスト化を図ってもよい。例えば、コントロールモジュールをＡＳＩＣ、ワンチップマルチＣＰＵ、ＤＳＰ、ニューロンチップによるＡＩコントローラ等を用いてコントロール機能のフルデジタル化、セミデジタル化を行い、高機能と低コストを両立させてもよい。さらに、ソフトウエアもしくは予めまたは途中で必要に応じて所定のソフトウエアを切り換えることにより、各種のインダクションモータ、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ、ステッピングモータに止まらず、空気圧アクチュエータ、ベルトプーリによるカウンタバランス、ベルトプーリによるシリンダエアバランス、倍速エアバランサおよびそれらの複合制御、フィードフォワード制御、速度Ｓ字カーブ制御、オブザーバ制御、力制御、位置・速度制御、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ等の多軸制御、コンベア、リフタ等の装置制御も同時もしくは一体で制御可能とすることにより、一層、高い機能と低コストを両立させることができる。以上のようなシステム構成であるからＣＩＭ／ＦＡにおけるインテリジェントで自立分散システムが達成できる。
【００６１】
この場合、被制御モータや対応インタフェース形式をインピーダンス、回路構成等や、データキャリア技術を利用した識別メモリ、バーコード、ＩＤタグ等から判断して、自動的にソフトウエア的に対応すれば、ネットワークやライン構築時に大幅な省力化、インテリジェント化を図ることができる。また、モータ等に対する電力供給線を利用して、且つ、耐ノイズ性のある分散通信、スペクトラム拡散通信等を利用して同時に信号を伝達し、大幅な省配線を行ってもよい。アクチュエータの騒音対策として、振動解析（モーダル解析）、測定をＣＡＥと併用してシステムを同定し、アクティブノイズコントロールを行ってもよい。
【００６２】
また、図１２は、図５に示すアクチュエータの制御装置３２の構成を示す図であり、図５の駆動装置７８に含まれる、エア源１３２に接続された電磁弁電空変換器１３０が制御装置８０に接続され、制御装置８０は、バス１３４で接続されたＣＰＵ１３６とメモリ１３８と通信制御装置１４０と入出力制御装置１４２および入出力制御装置１４２に接続された入力部１４４と出力部１４６とから構成される。そして、入力部１４４には図５に示すセンサ８２が接続される。
【００６３】
上記のように構成されたアクチュエータは、図１３に示すように、中央制御装置１５２に、通信手段１５４により各々のアクチュエータ１５６、１６０の制御装置１５８、１６２が接続されている。図１３で示す例では、アクチュエータ１５６、１６０は２つの群１６４、１６６が中央制御装置１５２に接続されている。
【００６４】
図１３に示したアクチュエータの接続の動作を図１４を用いて説明する。
【００６５】
ここではアクチュエータ１５６ａと１５６ｂについて説明する。
【００６６】
先ず、アクチュエータ１５６ａが駆動される（Ｓ１）。ついでアクチュエータ１５６ａの駆動が完了する（Ｓ２）。アクチュエータ１５６ａの駆動が完了すると、アクチュエータ１５６ｂの制御装置によりアクチュエータ１５６ａの動作を確認する（Ｓ３）。アクチュエータ１５６ａの動作が正常ならば、アクチュエータ１５６ｂを駆動する（Ｓ４）。アクチュエータ１５６ｂの動作が完了したら（Ｓ５）、アクチュエータ１５６ａの制御装置でその動作を確認する（Ｓ６）。もしここで、アクチュエータ１５６ａの異常が検出されたら（Ｓ７）、警報を発し（Ｓ８）、アクチュエータ１５６ｂの制御装置で異常信号の分析を行う（Ｓ９）。そしてアクチュエータ１５６ｂを原点復帰させる（Ｓ１０）、と共に、アクチュエータ１５６ａも原点復帰させる（Ｓ１１）。ここで夫々自己診断を行い（Ｓ１２、Ｓ１４）、その結果を記録し（Ｓ１６、Ｓ１８）、表示する（Ｓ１７、Ｓ１９）。一方アクチュエータ１５６ａの制御装置ではアクチュエータ１５６ｂの自己診断結果を確認し、もしそれがＯＫならばアクチュエータ１５６ａをスタートさせる（Ｓ１５）。
【００６７】
次に、柱状部材やアクチュエータ等を組み合わせることによる構造体について説明する。
【００６８】
図１５に例示したアクチュエータ構造体２１０は、作業工程に応じて、第１セクション２１２と、それに併設される第２セクション２１４とから基本的に構成され、第１セクション２１２にベルトコンベア２１６が併設されている。
【００６９】
第１セクション２１２には、アクチュエータ２１８の一端部にアクチュエータ２１８の上面と面一に配設されたモータボックス２２０および表示部を有する制御装置２２２が設けられている。このモータボックス２２０および制御装置２２２は、これらが配設されるアクチュエータ２１８の上面と面一に形成することにより、他の部材に取り付ける際の互換性を有すると共に、形状がコンパクトであるためスペースの有効利用を図ることができる。従って、図中に示す他のモータボックス２２４、２２６等においても、配設されたアクチュエータの上面と面一に形成することが可能である。
【００７０】
一方、第２セクション２１４には、アクチュエータ２２８、２３０に併設されたバランサ２３２がそれぞれ対向して立設され、併設されたアクチュエータ２２８、２３０およびバランサ２３２の移動体２３４、２３６には、アクチュエータ２３８の両端部がそれぞれ連結される。アクチュエータ２３８は併設されたアクチュエータ２２８、２３０およびバランサ２３２に対してそれぞれ略直交すると共に、略水平状態を保持して連結される。アクチュエータ２３８の移動体２４０にはアクチュエータ２４２が連結され、アクチュエータ２４２の移動体２４４にはロッドの先端部にメカニカルハンド２４６が接続されたシリンダ２４８が連結されている。第１セクション２１２と第２セクション２１４とが連結される部位およびその長手方向に指向してアクチュエータ２５０、２５２が連設され、アクチュエータ２５０、２５２の移動体２５４、２５６にはそれぞれ位置決め用のシリンダロッドを有するシリンダ２５８、２６０が連結されている。
【００７１】
第１セクション２１２と連設してベルトコンベア２１６が設けられ、その連設部位には、制御システムの入出力装置としての機能を有するプログラミングキーボード２６２、２６４が設けられている。このプログラミングキーボード２６２、２６４は、柱状部材２６６に対して着脱自在に取着され、アクチュエータ構造体２１０内に組み入れられた各種機器、具体的には各種アクチュエータ２６８、２３８、２４２、２２８、２３０、２５０、２５２、バランサ２３２、シリンダ２５８、２４８、２６０、メカニカルハンド２４６、およびベルトコンベア２１６等を制御システムにより統括的に管理することができる。なお、制御システムを構成する各種制御装置、プロセッサ、および、例えば、光信号、電気信号、流体圧信号等からなる各種信号の伝達回路は、それぞれアクチュエータおよび柱状部材２６６の内部に収納される。
【００７２】
次に、アクチュエータ構造体２１０が全体において複数の工程を有し、独立した生産ラインとして機能する場合について説明する。
【００７３】
図１６に示すように、倉庫２７０より無人車２７２およびベルトコンベア２１６を介して図示しないＩＤモジュールを備えた部品パレット２７４が搬送される。この部品パレット２７４は、アクチュエータ構造体２１０の第１セクション２１２に搬入され、所定の工程が施される。なお、ワーク２７６においては、同様にＩＤモジュールが備えられているものとする。その後、図示しない搬送手段を介して部品パレット２７４を第２セクション２１４に搬入する。第２セクション２１４においては、所定の工程が施された後、所定の生産ラインを全工程終えてさらに他の工程に搬送される。
【００７４】
一方、アクチュエータ構造体２１０の各セクションが独立した生産ラインとして機能する場合について説明する。
【００７５】
図１６において、アクチュエータ２１８は第１のアクチュエータ制御装置２９８により、アクチュエータ２６８、シリンダ２７８および吸着用パッド２８０は第２のアクチュエータ制御装置３００により、アクチュエータ２８２およびバランサ２３２、第１のバランサ制御装置３０４によりそれぞれ制御される。さらに、第１のアクチュエータ制御装置２９８、第２のアクチュエータ制御装置３００および第１のバランサ制御装置３０４は、それぞれマルチバス２８４を介して第１の多軸制御装置３０６に接続され、１つの作業単位として統合的に制御される。また、アクチュエータ２５０およびシリンダ２５８は、第３のアクチュエータ制御装置３０２により制御され、マルチバス２８４を介して第２の多軸制御装置３０８に接続され、１つの作業単位として統合的に制御される。
【００７６】
このように、アクチュエータ構造体２１０における第１セクション２１２の統合的制御は、電気信号、光信号、無線通信等を利用したＬＡＮにより第１の多軸制御装置３０６、第２の多軸制御装置３０８に接続された第１の管理用マイクロプロセッサ３２４を介して行われる。
【００７７】
アクチュエータ構造体２１０における第２セクション２１４において、前記と同様に、アクチュエータ２３８は、第４のアクチュエータ制御装置３１０により、アクチュエータ２４２、シリンダ２４８およびメカニカルハンド２４６は第５のアクチュエータ制御装置３１２により、アクチュエータ２５２およびシリンダ２６０は第６のアクチュエータ制御装置３１４により、アクチュエータ２２８およびバランサ２３２は第２のバランサ制御装置３１６により、アクチュエータ２３０およびバランサ２３２は第３のバランサ制御装置３１８によりそれぞれ制御される。
【００７８】
第２のバランサ制御装置３１６および第３のバランサ制御装置３１８は、アクチュエータ２３８を水平状態に保持しながら略鉛直方向に移動させるためにそれぞれローカル制御装置２８６に接続され、統合同期制御が行われる。第４および第５のアクチュエータ制御装置３１０、３１２およびローカル制御装置２８６は、それぞれマルチバス２９６を介して第３の多軸制御装置３２８に接続され、１つの作業単位として統合的に制御される。従って、第２セクション２１４における統合的制御も、電気信号、光信号、無線通信等を利用したＬＡＮにより第３の多軸制御装置３２８および第４の多軸制御装置３２２に接続された第２の管理用マイクロプロセッサ３２６により行われる。なお、これらの第１乃至第６のアクチュエータ制御装置２９８、３００、３０２、３１０、３１２、３１４は、それぞれバランサ制御装置として機能することも可能であり、一方、第１乃至第３のバランサ制御装置３０４、３１６、３１８はアクチュエータ制御装置として機能することも可能である。
【００７９】
次に、ベルトコンベア２１６は、ベルトコンベア用制御装置２８８により制御され、無人車２７２および倉庫２７０はそれぞれ図示しない制御装置、制御システムにより制御される。
【００８０】
第１の管理用マイクロプロセッサ３２４および第２の管理用マイクロプロセッサ３２６、ベルトコンベア用制御装置２８８および無人車２７２、倉庫２７０の各制御装置（図示せず）は、それぞれ電気信号、光信号、無線信号等を利用したＬＡＮによりネットワーク化されており、相互に自由に情報を伝達することができ、このため、独立した生産ラインとしてのアクチュエータ構造体２１０の統合的な制御システムを構成することができる。
【００８１】
このＬＡＮネットワークには、同等の生産ラインとしてのアクチュエータ構造体２１０の制御システムに止どまらず、他の生産、管理、情報、通信、制御システムが接続されて、より大規模な統合生産管理システムが構築される。例えば、ＬＡＮネットワークにＦＡ、ＣＩＭに見られるような上位の経営コンピュータとして働く生産管理用コンピュータ２９０を接続し、さらに大規模な統合生産システムのネットワークの一部としてもよい。この場合、ＣＩＭにより管理された工程、発注システムに応じて発注、工程管理、組立、加工、搬送手順とそれに伴う各アクチュエータ、センサ、パレット、ロボット、制御装置等の制御対象を上記工程に従って作動させるように適宜プログラム手順もしくはプログラム編集をリアルタイムで行う。
【００８２】
これらのシステムのユーザインタフェースとしては、図１５に示すようなプログラミングキーボード２６２、２６４等の入出力装置２９２、２９４が用意されている。これらの入出力装置２９２、２９４は、ＲＳ２３２Ｃ、ＲＳ４２２Ｃ等の汎用インタフェースや電気信号、光同軸通信、無線信号等によるＬＡＮおよびマルチバス、イーサネット（登録商標）、トークンリンクにより自由に各制御装置、プロセッサ、コンピュータ等に接続することができる。また、上位のＣＩＭコンピュータや制御装置、プロセッサ等に接続可能な入出力装置または汎用インタフェースが用意されている、この場合、コントロールプログラムの編集、作成、変更、ダウンロード、アップロード、入出力等の作業全体を上位のＣＩＭコンピュータだけに止どまらず、各制御装置、プロセッサ、コンピュータ等で行うことが可能である。さらに、任意の制御装置、プロセッサ、コンピュータにアクセスすることが可能である。この場合、マルチバス（マルチバスは他の伝送手段と置換してもよい）、ＬＡＮを介して通信を行ってもよいが、それぞれすべての制御装置、プロセッサ、コンピュータを互いにネットワークにより直接的に連結してもよい。また、ソフトウエア的に仮想ネットワークにより直接に連結してもよい。これにより、作業現場における全体の制御、管理情報の監視、操作が可能になり、作業性の向上のみならず各作業、工程管理におけるシステム全体の統合性を保存した独立個別制御が可能となる。これは、システム全体の柔軟性を高めることとなり、システム変更、保守、多品種小量生産に非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】各種のアクチュエータを組み合わせた基本的な図である。
【図２】Ｘ軸に相当するアクチュエータの概略を示す図である。
【図３】図２のモータの構造を示す図である。
【図４】Ｙ軸に相当するアクチュエータの概略を示す図である。
【図５】Ｚ軸に相当するアクチュエータの概略を示す図である。
【図６】θ軸に相当するアクチュエータの概略を示す図である。
【図７】チャックを駆動するアクチュエータの概略を示す図である。
【図８】吸着パッドを駆動するアクチュエータの概略を示す図である。
【図９】アクチュエータと脚部の関係を示す図である。
【図１０】制御装置のフロントパネルを示す図である。
【図１１】図２の制御装置の構成を示す図である。
【図１２】図５の制御装置の構成を示す図である。
【図１３】複数のアクチュエータの通信手段による接続を示す図である。
【図１４】アクチュエータの動作を説明するための図である。
【図１５】アクチュエータ構造体を示す図である。
【図１６】図１５のアクチュエータ構造体の機能を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０、１２、１４、１６、１８、２０…アクチュエータ
２４、２８、３２、３６、４６、４８…制御装置
６２、８２…位置センサ            ９８…信号バス
１００、１１６…バス              １０２…ディスプレイ
１０４…ネットワーク制御装置      １１０…カード
１１８…ＣＰＵ                    １２２…通信制御装置
１２４…入出力制御装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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