自動化設備システム
【課題】 工業用ロボットを中心に複数の周辺装置を組み合わせて構成される自動化設備を、より簡単且つ柔軟に行うことができるシステムを提供する。
【解決手段】 工業用ロボット１１ｂを含む複数の装置１２ｂ〜１５ｂを、夫々の架台１１ａ〜１５ａに予め搭載し、それらの複数の架台１１ａ〜１５ａを相互に結合することで自動化設備システムを構成する。
【解決手段】 工業用ロボット１１ｂを含む複数の装置１２ｂ〜１５ｂを、夫々の架台１１ａ〜１５ａに予め搭載し、それらの複数の架台１１ａ〜１５ａを相互に結合することで自動化設備システムを構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの工業用ロボットを含む複数の装置を組み合わせて所定の作業を実行させるために構成される自動化設備システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工業製品等のライフサイクルは概して短命化する傾向にあり、製品を生産するために自動化される設備には、多様な製品の種類に対応することができる柔軟性と、必要なタイミングで生産を開始するためにセットアップ時間の短縮とが求められている。従来、工業用ロボットを使用する自動化設備においては、図１２に示すように、１つの架台１の上に、ロボット２とその他必要な機能としてコンベア３や部品供給装置４などを統合することで構成されていた。
【０００３】
そのため、設備の仕様毎に架台の大きさや形状は夫々専用の設計となり、専用の設計であるが故に架台を転用することができず不要となれば廃棄するしかなく、設備コストが低減できない一つの要素であった。また、各設備の製作時においても、架台上に配置される各装置の位置が決定してから電源線やエア配管、信号線などの引き回しを現品合わせで行なうケースが多く、そのような配線作業についても工数やコストが掛かっていた。更に、設備を制御するためのプログラムに関しても、設備に搭載される各装置が決定した段階から新規に作成する場合が殆どであり、プログラムの作成効率が非常に悪かった。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ロボット装置やストッカ装置を夫々独立したモジュールとして扱うと共に、ロボット装置が搭載される架台に複数のストッカ装置を取り付けるように組み付けの形態を標準化することで、組み付けや配線作業を簡易化し、制御プログラムを流用してプログラムの作成効率を向上させるようにした技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２１４６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、１つの架台に複数の装置を組み付けるという点では、従来と相違するところはなく、架台の形状やサイズによって搭載できる装置の数やサイズ、組み合わせなどは大きな制約を受けることになる。そして、大きなサイズの架台を作成すれば工場内の設置面積を大きくとり且つ設置形態も限定されるため、架台の作成コスト及び維持コストのアップを招く。故に、特許文献１では、ロボット装置とストッカ装置とを組み合わせることしか想定しておらず、様々な装置をフレキシブルに組み合わせることが出来ないという問題がある。
【０００６】
また、工業用ロボットを動作させるための制御プログラムは、一般に、架台上に複数の装置を組付けてロボットを基準とする相対関係が明確になった段階から、設備システムの動作フローに応じて作成するようになっている。それから、ロボットに各装置の位置を教示して当該ロボットを動作させる。このような作業は、新たな設備を構成するごとに必要であり、セットアップ時間が長くなるという問題もあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、工業用ロボットを中心に複数の周辺装置を組み合わせて構成される自動化設備を、より簡単且つ柔軟に行うことができるシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の自動化設備システムによれば、工業用ロボットを含む複数の装置は、夫々の架台に予め搭載されており、それらの複数の架台を相互に結合することで構成される。そして、工業用ロボットの制御プログラムは、各架台について設定されている基準位置に基づく動作としてプログラミングされ、記憶手段に記憶されている。即ち、複数の架台の組み合わせによって設備システムを柔軟に構成することが可能となる。
また、夫々の架台のサイズは予め把握されるので、システム全体のサイズがどの程度になるのかも容易に予測できる。そして、工業用ロボットに対しては、システムを構成した後各架台毎の基準位置を教示すれば、記憶手段に記憶されている制御プログラムに基づいて動作させることが可能となる。従って、システムを構成して稼動させるまでのセットアップ時間を大幅に短縮し、効率化を図ることができる。
【０００８】
請求項２記載の自動化設備システムによれば、複数の架台の１つは工業用ロボットの１つが搭載されるベース架台であり、このベース架台を中心としてその他のユニット架台が結合されることでシステムが構成される。従って、工業用ロボットを中心とするシステム構成が容易となり、また、位置合わせ手段によってベース架台とユニット架台とを結合する際の位置合わせも容易に行うことができる。
【０００９】
請求項３記載の自動化設備システムによれば、位置合わせ手段としてベース架台と各ユニット架台との夫々に設けられる係合部材を係合させれば両者の結合位置が定まるので、位置合わせを極めて簡単に行うことができる。
請求項４記載の自動化設備システムによれば、ベース架台側に設けられるガイドレールに沿ってユニット架台側の移動手段を移動させれば、ユニット架台をベース架台側の結合位置に容易に導くことができる。
【００１０】
請求項５記載の自動化設備システムによれば、各ユニット架台が夫々備える記憶手段に、夫々の架台に搭載されている装置に対して工業用ロボットが行なう動作のプログラムファイルを記憶させる。従って、ベース架台側に配置されている読取り手段によって、ユニット架台側の記憶手段よりプログラムファイルを夫々読取れば、システム構成に応じて必要な工業用ロボットの制御プログラムを容易に統合することができる。即ち、各装置のハードウエアとそのハードウエアを制御するためのプログラムとが予め一体となっているので、両者マッチングさせる作業は不要となり、制御プログラムを作成したり或いは用意するためのセットアップ時間も短縮することができる。
【００１１】
請求項６記載の自動化設備システムによれば、各ユニット架台側に配置されるＩＤタグに記憶されているプログラムファイルを、ベース架台側に備えるタグリーダによって読取るので、ファイルの記憶や読み出しを簡単に行うことができる。
請求項７記載の自動化設備システムによれば、各架台毎の記憶手段に、夫々の基準位置のティーチングデータも記憶する。即ち、設備システムを構成した場合には、工業用ロボットに対して少なくとも１回は各架台の基準位置をティーチングする必要がある。しかし、一旦設備システムを構成すれば、それ以降は各架台の基準位置が変動することは極めて稀である。従って、最初のティーチングにおいて取得されたデータも記憶手段に記憶させてそれを読み出すようにすれば、動作開始前に毎回ティーチングを行う必要はなく、作業をより効率的に行うことができる。
【００１２】
請求項８記載の自動化設備システムによれば、各記憶手段には、自身に搭載されている装置を動作させるための制御プログラムも夫々記憶しておき、ベース架台側に、各ユニット架台に搭載されている装置も統括制御する制御装置を備える。従って、ユニット架台側に、夫々の搭載装置を制御するための装置を分散して配置する必要はなくなり、構成をより簡単にすることができる。
【００１３】
請求項９記載の自動化設備システムによれば、ベース架台が有する視覚認識手段は、各ユニット架台に夫々設定されている複数の測定点の位置を読取り、距離測定手段は、前記複数の測定点についての垂直方向距離を読取る。すると、それらの読取り結果に基づき３次元座標値が得られるので、その座標データによって各ユニット架台の基準位置を原点とする座標系を認識することができる。
従って、各測定対象点のティーチングを工業用ロボットに一々行う必要はなく、視覚認識手段を、１つの架台上の全測定点を読取れる位置まで移動させれば自動的にそれらの３次元座標値を得ることができ、工業用ロボットに各ユニット架台の座標系を認識させる作業がより簡単になる。
【００１４】
請求項１０記載の自動化設備システムによれば、視覚認識手段を、工業用ロボットの可動部先端側に配置されるカメラとするので、測定点を平面的に撮像してそれらの２次元座標を視覚的に一括して認識することができる。
請求項１１記載の自動化設備システムによれば、距離測定手段を、工業用ロボットの可動部先端側に配置された距離センサとするので、視覚認識手段によって認識された測定点の水平面的な２次元座標位置について、残りの垂直的な座標値を例えば光学的な手段によって測定することができる。
請求項１２記載の自動化設備システムによれば、ユニット架台に測定点を３点設定するので、ベース架台上の工業用ロボットは、それら３点に基づいて、各課題の基準位置及びその基準位置を原点とする座標系の状態を把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本発明の自動化設備システムの構成をイメージ的に示すものである。本発明のシステムでは、図１（ａ）に示すように、１つの架台に１つの機能を果す装置が搭載されており、また、その装置を動作させるための制御ソフトウエアとを組み合わせたものが、夫々単位モジュールを構成する。
【００１６】
例えば、ロボットモジュール１１は、架台１１ａと、その架台１１ａに搭載される工業用ロボット１１ｂと、そのロボット１１ｂの制御ソフト１１ｃ（制御プログラム）とで構成されている。同様に、ターンテーブルモジュール１２は、架台１２ａ，ターンテーブル１２ｂ，制御ソフト１２ｃで構成され、部品供給モジュール１３は、架台１３ａ，部品供給装置１３ｂ，制御ソフト１３ｃで構成され、コンベアモジュール１４は、架台１４ａ，ワーク搬送装置１４ｂ，制御ソフト１４ｃで構成されている。
そして、図１（ｂ）に示すように、これらの単位モジュールの集合であるモジュール群の中から、夫々のアプリケーションに応じて必要な機能備えたものを適宜選択し、例えばパターンＡ〜Ｃのように様々な組み合わせのシステムを構成する（図１（ｃ）〜（ｅ））。但し、それらの装置のうち少なくとも１つは、工業用ロボットを含むものとする。
【００１７】
図２は、システムを構成した場合における各単位モジュール間の接続状態を概念的に示すものである。尚、計測モジュール１５は、同様に架台１５ａ，ワーク計測装置１５ｂ，制御ソフト１５ｃ（図３参照）で構成されている。また、ロボットモジュール１１には、制御装置１１ｄも搭載されている。
【００１８】
図３は、制御装置１１ｄの概略構成をソフトウエア的な構成を中心に概念的に示すものである。制御装置１１ｄは、具体的には図示しないが、ＣＰＵやメモリ，ハードディスク，Ｉ／Ｏなどからなるハードウエア１６及びマルチタスクＯＳ（オペレーティングシステム）２３を備えている。マルチタスクＯＳ１７は、ハードウエア１６のＣＰＵによって実行され、ユーザにより作成されるユーザプログラムとハードウエア１６との間を仲介するように制御装置１１ｄの資源管理を行う。
【００１９】
そして、制御装置１１ｄを製品として出荷するメーカは、マルチタスクＯＳ１７上で動作するシステムタスク群１８を作成し、そのシステムタスク群１８を予め搭載した状態で制御装置１１ｄをユーザに供給する。システムタスク群１８は、ユーザが制御装置１１ｄ上でユーザプログラムを動作させ、様々な制御対象機器を制御する場合に共通する基本的な制御内容（例えば、制御装置１１ｄのマンマシンインターフェイス部分や外部機器との通信処理に関するものなど）を実行して処理させるために搭載される。
【００２０】
ユーザは、ユーザプログラムとして、動作タスク群１９，設備管理タスク群２０を記述作成し、それらを制御装置１１ｄのハードディスクなどにインストールすることで、マルチタスクＯＳ１７並びにシステムタスク群１８上において、ユーザプログラムをハードウエア１６のＣＰＵに実行させる。動作タスク群１９は、各制御対象機器に対応した動作タスクで構成され、制御ソフト１１ｃ（ロボット動作タスク），１２ｃ（テーブル動作タスク），１３ｃ（供給動作タスク），１４ｃ（モーション動作タスク），１５ｃ（計測動作タスク）などを備えて構成されている。
【００２１】
また、設備管理タスク群２０は、設備監視タスク２１，設備全体制御タスク２２などを備えて構成されている。設備監視タスク２１は、カメラの画像信号をパターン認識したり、各種センサ（何れも図示せず）などより入力されるセンサ信号を参照することで、各制御対象機器の動作状態などを監視している。設備全体制御タスク２２は、動作タスク群１９の実行を制御し、生産ラインに人が近付いた場合や或いは設備の一部が破損する可能性がある状況が発生した場合は設備監視タスク２１がその状態を検知し、設備全体制御タスク２２が生産ラインの動作を安全側に移行させる（生産ラインの動作の一部若しくは全てを停止させたり動作速度を低減させること）ように制御する。
即ち、制御装置１１ｄは、ロボット１１ｂのみならず、その他の装置１２ｂ〜１５ｂについても統括的に制御を行うものである。尚、図３に示すイメージは、制御装置１１ｄに対する一連の設定作業が終了した段階であり、制御装置１１ｄが各制御対象装置１２ｂ〜１５ｂの制御が可能となっている状態を示している。
【００２２】
再び、図２を参照する。制御装置１１ｄには、マンマシンインターフェイスである設備用操作盤（ティーチングペンダント）２３が接続されており、ユーザによる操作盤２３の操作に応じてシステムの運転を制御したり、必要な情報を操作盤２３に表示させるようになっている。そして、各単位モジュール１１〜１５は、互いの架台１１ａ〜１５ａが結合された後、電源ケーブル２４，データ通信ケーブル２５及びエア配管２６などが相互に接続されることで自動化設備システム２７が構成され、全体が動作可能となる。
また、制御装置１１ｄには、例えばＬＡＮなどの通信用ネットワークを介してサーバ（記憶手段）２８が接続されており、当該サーバ２８に用意されている単位モジュールデータベース（ＤＢ）２９にアクセスが可能となっている。単位モジュールＤＢ２９には、各単位モジュールを特定する番号や、既にティーチング済みである場合はティーチングデータ、搭載されている装置の制御プログラムや、前記装置などに対してロボットが動作を行なうための制御プログラム（制御ソフト１１ｃ〜１５ｃ）などが記憶されている（図７参照）。
【００２３】
図４及び図５は、本発明の自動化設備システムのより実体的な構成の一例を示すものである。図４（ａ）に示すように、この場合、工業用ロボット３１は、直線状の走行軌道３２に沿って移動可能に構成される架台３３上に搭載されており、これらがベース架台３４を構成している。そして、その他の装置が夫々１つずつ搭載されているユニット架台３５〜４１があり、それらの内の例えばユニット架台３５〜３９を選択して、ベース架台３４における走行軌道３２の両側に配置して結合した状態を、図４（ｂ）に示す。
【００２４】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）の一部を拡大して示すものである。走行軌道３２の下方側には、走行軌道３２と平行に配置されるフレーム４２があり、そのフレーム４２と直交する２本のガイドレール４３ａ，４３ｂがある。これら２本のガイドレール４３ａ，４３ｂは、ユニット架台をベース架台３４側の結合位置に導くためのレールであり、それらの配置間隔は、ユニット架台の幅寸法に等しく設定されている。そして、フレーム４２には、ユニット架台を結合位置に連結するための位置決めピン（係合手段）４４ａ，４４ｂが配置されている。
【００２５】
図５（ａ）は、ユニット架台３９がベース架台３４に結合された状態を示している。また、このように両者を連結する場合は、ベース架台３４側に用意されている各種の接続用コネクタ４５ａ〜４５ｅの内、ユニット架台３９に搭載されている装置を動作させるのに必要なものを適宜選択して（例えば、図２に示したような電源，データ，エアなど）、ユニット架台３９のコネクタ４６ｂ〜４６ｄを接続する。
図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部を拡大して示すものである。ユニット架台３９の下端には移動用のホイール４７が設けられており、ユニット架台３９は、ホイール４７によって床上を移動可能となっている。また、ユニット架台３９の両側部には、ベース架台３４側のガイドレール４３ａ，４３ｂの上面側に接して回転することでユニット架台３９を移動させるためのローラ（移動手段）４８が、支持板４９に配置されている（図５では一方側のみ図示）。
【００２６】
更に、ユニット架台３９がガイドレール４３ａ，４３ｂに沿って導かれ、ベース架台３４側のフレーム４２に当接する部分には、位置決めピン４４ａ，４４ｂを受け入れて両者を係合し、位置決めするためのホール（係合手段）５０ａ，５０ｂが当接板５１に形成されている。そして、ベース架台３４側の固定金具５２をユニット架台３９側に装着することで、両者を結合した状態で固定するようになっている。
【００２７】
次に、本実施例の作用について図６及び図７も参照して説明する。図６は、自動化設備システムを構成するプロセスを示すフローチャートである。また、図７には、システムの構成作業の一部を概念的なイメージで示している。先ず、システムの仕様に応じて必要となる装置が搭載されている単位モジュールを選択し、図４に示すように、各ユニット架台をベース架台側の各位置（ステーション）に移動させる（ステップＳ１）。そして、ユニット架台をガイドレールに乗せてベース架台側に押し込み（ステップＳ２）ベース側のピンとユニット側のホールとを係合させて位置決めすると（ステップＳ３）、固定金具によって各ユニット架台を固定する（ステップＳ４）。それから、各ユニット架台の電源線，通信データ線，エア配管などをベース架台に接続する（ステップＳ５）。以上でハードウエア的な設定作業は終了する。
【００２８】
上記作業は、図７では（ａ）→（ｂ）に対応しており、遊休場にプールされている単位モジュール（ユニット架台）より必要なもの（例えばＭ１〜Ｍ６）を選択し、ベース架台のステーションＳＴ１〜ＳＴ６に配置する。また、図７（ｃ）には、単位モジュールデータの内部構造を示す。ここで、ＳＴ１〜ＳＴ６のワーク座標系とは、単位モジュールがステーションＳＴ１〜ＳＴ６の何れに配置された場合でも対応できるように、予めティーチングしておいた３点（Ｐ１〜Ｐ３）の座標データが記憶されているものである（ティーチングが１回も行われていない場合、これらはブランクとなっている）。
【００２９】
また、単位モジュールデータとして記憶されている「プログラムデータ」は、各架台上の座標系であるワーク座標系において動作するようにプログラミングされた（１）各架台に搭載されている装置の制御プログラムと、（２）ロボットの制御プログラムとで構成されている。即ち、図１乃至図３に示す構成に対応させれば、（１）は制御ソフト１２ｃ〜１５ｃの何れかに対応し、（２）はロボット１１ｂの制御ソフト１１ｃを、各単位モジュールの部分に分割したファイルの１つとなる。
【００３０】
続いて、ソフトウエア的な設定作業を行う。先ず、制御装置１１ｄは、作業者が操作盤２３より入力して番号を指定した各単位モジュールについてのデータを単位モジュールＤＢ２９より取得すると（ステップＳ６）、取得したデータを設備プロジェクトにインポートする（ステップＳ７）。そして、その設備プロジェクト内においてデータリンクが構築される（ステップＳ８）。
上記作業は、図７では（ａ）→（ｄ），（ｅ）に対応しており、例えば、単位モジュールＤＢ２９より単位モジュールＭ１，Ｍ３，Ｍ５のデータを選択すると、それらは、上位処理に対して従属するように位置付けられる。ここで、「上位処理」とは、システム全体を統括的に制御するためのプログラムであり、図３に示す設備管理タスク群２０の設備全体制御タスク２２に相当する。
【００３１】
次に、上位処理において、各単位モジュールが夫々配置されたステーションに応じた座標データをモジュールデータより取得し設定する（ステップＳ９）。即ち、ロボット１１ｂの制御ソフト１１ｃは、ローカルなワーク座標系によってプログラミングされているので、各単位モジュールの座標データを取得すれば、夫々のワーク座標系をロボット１１ｂの座標系を基準としてグローバルに位置付けることができ、ロボット１１ｂの動作が可能となる。それから、メインフロー（即ち、各単位モジュールに対応するロボットプログラムをどのような順序で起動するか、など）のプログラミングを行う（ステップＳ１０）。そして、完成したメインフローに従い設備システムを動作させ、その確認を行う（ステップＳ１１）。以上で、一連の設定作業が終了する。
【００３２】
以上のように本実施例によれば、工業用ロボット１１ｂを含む複数の装置１２ｂ〜１５ｂを、夫々の架台１１ａ〜１５ａに予め搭載し、それらの複数の架台１１ａ〜１５ａを相互に結合することで自動化設備システムを構成するので、複数の架台１１ａ〜１５ａの組み合わせによって設備システムを柔軟に構成することが可能となる。また、夫々の架台１１ａ〜１５ａのサイズは予め把握されるので、システム全体のサイズがどの程度になるのかも容易に予測できる。
そして、工業用ロボット１１ｂの制御プログラムを、各架台１２ａ〜１５ａについて設定されている座標系（基準位置）に基づく動作としてプログラミングし、サーバ２８の単位モジュールＤＢ２９に記憶するので、工業用ロボット１１ｂに対しては、システムの構成後に各架台１２ａ〜１５ａの座標系の情報を教示すれば、サーバ２８に記憶されている制御ソフト１１ｃに基づいて動作させることが可能となる。従って、システムを構成して稼動させるまでのセットアップ時間を大幅に短縮し、作業の効率化を図ることができる。
【００３３】
また、本実施例によれば、架台の１つを工業用ロボット１１ｂが搭載されるベース架台３４とし、そのベース架台３４を中心としてその他のユニット架台３５〜３９を結合するようにしたので、ロボット１１ｂを中心とする自動化設備システムの構成が容易となる。加えて、電源線や通信線、エア配管などの接続も、予め定められた位置で用意に行うことができる。
そして、ベース架台３４と各ユニット架台３５〜３９と夫々設けられる位置決めピン４４ａ，４４ｂとホール５０ａ，５０ｂとを係合させれば両者の結合位置が定まるので、位置合わせを極めて簡単に行うことができる。更に、ベース架台３４側に設けられるガイドレール４３ａ，４３ｂに沿ってユニット架台側のローラ４８を移動させることで、ユニット架台をベース架台３４側の結合位置に容易に導くことができる。
【００３４】
（第２実施例）
図８は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図８は、第１実施例の図４（ｂ）相当図である。第２実施例では、各ユニット架台３５〜３９にＲＦＩＤタグ（記憶手段）６１〜６５が配置されており、ベース架台３４上のロボット３１のアーム先端部には、タグリーダ（読取り手段）６６が配置されている。
各ＩＤタグ６１〜６５には、第１実施例では単位モジュールＤＢ２９に一括して記憶されていた単位モジュールデータが、各各ユニット架台３５〜３９毎に分割されて記憶されている。そして、タグリーダ６６により電波信号を介して読取られたＩＤタグ６１〜６５のデータは、例えばシリアル通信によってベース架台３４側に配置されている制御装置（図２における１１ｄに相当，図示せず）に送信されるようになっている。
【００３５】
即ち、第１実施例において図６に示した設定作業のプロセスでは、ステップＳ６において単位モジュールＤＢ２９にアクセスを行い各モジュールデータを得ることに替えて、ロボット３１を順次移動させ、アーム先端のタグリーダ６６によって各ＩＤタグ６１〜６５のデータを読取ることになる。尚、この時点で各ユニット架台３５〜３９の正確な位置情報は得られていないが、タグリーダ６６は電波信号を利用してデータを読取るので、概略的な位置情報があれば読み取りは可能である。
【００３６】
以上のように第２実施例によれば、各ユニット架台３５〜３９にＩＤタグ６１〜６５を備え、それらのＩＤタグ６１〜６５に夫々記憶されている単位モジュールデータを、ベース架台３４上のロボット３１に取り付けられたタグリーダ６６によって読取るようにした。即ち、各装置のハードウエアと、そのハードウエアを制御するためのプログラムとが予め一体となっているので、両者マッチングさせる作業は不要となり、制御プログラムを用意するためのセットアップ時間も短縮することができる。
そして、ＩＤタグ６１〜６５には、制御プログラムだけでなく、夫々の座標系についてのティーチングデータも記憶するので、動作開始前に毎回ティーチングを行う必要はなく、作業をより効率的に行うことができる。また、ＩＤタグ６１〜６５に、各架台３５〜３９に搭載されている装置を動作させるための制御プログラムも夫々記憶し、ベース架台３４側に、各ユニット架台に搭載されている装置も統括制御する制御装置を備えるので、ユニット架台３５〜３９側に、夫々の搭載装置を制御するための制御装置を分散して配置する必要はなくなり、構成をより簡単にすることができる。
【００３７】
（第３実施例）
図９乃至図１１は本発明の第３実施例を示すものである。第３実施例では、ロボット３１のアーム先端部に、ＣＣＤカメラ（視覚認識手段）６７と、距離センサ（距離測定手段）６８とを備える。尚、図９においては、図示の都合上それらの配置関係を概念的に示している。そして、それらを使用することで、ロボット３１に対するティーチング作業を簡略化する。即ち、架台上面には、ティーチングを行うための測定点Ｐ１〜Ｐ３がマーキングされており、通常は、ロボット３１のアーム先端を各測定点に接触させることでティーチングを行う。
【００３８】
これに対して、第３実施例では、ＣＣＤカメラ６７によって３つの測定点Ｐ１〜Ｐ３を一括して撮像することでそれらの２次元的な位置を把握し、また、距離センサ６８によって測定点Ｐ１〜Ｐ３の垂直方向距離を取得する。距離センサ６８は、例えば赤外線の反射光によって測定対象までの距離を測定するものである。そして、夫々取得されたデータは、第２実施例と同様に、シリアル通信線を介してベース架台３４側の制御装置６９に送信されるようになっている。
【００３９】
図１０には、第３実施例におけるティーチング（３次元座標取得処理）の手順をフローチャートで示す。先ず、ロボット３１のアームを、ＣＣＤカメラ６７が測定点Ｐ１〜Ｐ３を一括して撮像可能となる位置まで移動させ（ステップＳ２１）、それらを撮像させる（ステップＳ２２）。すると、制御装置６９は、撮像された画像データをパターン認識することで測定点Ｐ１〜Ｐ３を特定して、それらの２次元座標値（ｘ，ｙ）を取得する（ステップＳ２３）。尚、測定点Ｐ１は座標原点であり、測定点Ｐ２はＰ１を基準とするＸ軸方向を示し、測定点Ｐ３を得ることで、Ｐ１，Ｐ２とに基づきＹ軸方向が特定される。
【００４０】
次に、制御装置６９は、例えば測定点Ｐ１の２次元座標位置にロボット３１のアームを移動させ（ステップＳ２４）、測定点Ｐ１までの垂直方向距離を測定する（ステップＳ２５）。即ち、当該距離から測定点Ｐ１のＺ軸座標値が得られる。そして、測定点Ｐ２，Ｐ３についても同様の処理を繰り返し、全点の測定が終了すると（ステップＳ２６，「ＹＥＳ」）、測定点Ｐ１〜Ｐ３について得られた３次元座標値より、ユニット架台の座標系を認識する（ステップＳ２７）。
図１１には、ロボット３１の座標系と、ユニット架台の座標系（ワーク座標系）との関係を示す。即ち、ユニット架台の取り付け状態によっては、ワーク座標系がロボット座標系に対して平行になっておらず、傾きを生じている場合もある。しかし、ＣＣＤカメラ６７及び距離センサ６８により測定点Ｐ１〜Ｐ３の３次元座標値を取得すれば、ワーク座標の傾き状態も把握することができ、その状態に合わせてロボット３１を動作させることが可能となる。
【００４１】
以上のように第３実施例によれば、ベース架台３４に搭載されるロボット３１のアーム先端にＣＣＤカメラ６７及び距離センサ６８を備え、それらを使用することで、ロボット３１に対するユニット架台の座標情報をティーチングするようにした。従って、各測定対象点のティーチングを工業用ロボットに一々行う必要はなく、ロボット３１のアームを、ＣＣＤカメラ６７が１つの架台上の全測定点が読取れるように移動させれば、後は自動的にそれらの３次元座標値を得ることができるので、ロボット３１に各ユニット架台の座標系を認識させる作業がより簡単になる。
また、３つの測定点Ｐ１〜Ｐ３について３次元座標値を得るので、最小限の測定点により、各ユニット架台の基準位置のみならず、ワーク座標系の傾きなどの情報も取得することができる。
【００４２】
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
ベース架台３４側に、ガイドレール４３ａ，４３ｂは必要に応じて設ければ良い。
係合手段は、位置決めピン４４ａ，４４ｂ及びホール５０ａ，５０ｂに限ることなく、ベース架台とユニット架台とを係合させる構成であればどのようなものでも良い。
各単位モジュールに、夫々の制御装置が分散して配置されており、何れかの単位モジュールに配置される制御措置が、それらを統括的に制御する形態であっても良い。
例えば、ロボット座標系に対するワーク座標系の傾きが想定されないような場合は、測定点を２点，若しくは１点にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施例であり、自動化設備システムの構成をイメージ的に示す図
【図２】自動化設備システムを構成した場合における各単位モジュール間の接続状態を示す図
【図３】制御装置の概略構成をソフトウエア的な構成を中心に示す図
【図４】自動化設備システムのより実体的な構成の一例を示す斜視図であり、（ａ）は結合前の状態、（ｂ）は結合後の状態、（ｃ）は（ｂ）の一部を拡大して示す図
【図５】（ａ）はユニット架台がベース架台に結合された状態、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す図
【図６】自動化設備システムを構成するプロセスを示すフローチャート
【図７】システムの構成作業の一部を概念的なイメージで示す図
【図８】本発明の第２実施例を示す図４（ｂ）相当図
【図９】本発明の第３実施例であり、ロボットが各架台上の測定点の３次元座標を取得する状態を説明する図
【図１０】ティーチングの手順を示すフローチャート
【図１１】ロボットの座標系と、ユニット架台の座標系との関係を示す図
【図１２】従来技術を示す図１相当図
【符号の説明】
【００４４】
図面中、１１はロボットモジュール、１１ａは架台、１１ｂは工業用ロボット、１１ｃは制御ソフト（制御プログラム）、１１ｄは制御装置、１２はターンテーブルモジュール、１２ａは架台、１２ｂはターンテーブル、１２ｃは制御ソフト、１３は部品供給モジュール、１３ａは架台、１３ｂは部品供給装置、１３ｃは制御ソフト、１４はコンベアモジュール、１４ａは架台、１４ｂはワーク搬送装置、１４ｃは制御ソフト、１５は計測モジュール、１５ａは架台、１５ｂはワーク計測装置、１５ｃは制御ソフト、２７は自動化設備システム、２８はサーバ（記憶手段）、３１は工業用ロボット、３３は架台、３４はベース架台、３５〜４１はユニット架台、４３ａ，４３ｂはガイドレール、４４ａ，４４ｂは位置決めピン（係合手段）、４８はローラ（移動手段）、５０ａ，５０ｂはホール（係合手段）、６１〜６５はＲＦＩＤタグ（記憶手段）、６６はタグリーダ（読取り手段）、６７はＣＣＤカメラ（視覚認識手段）、６８は距離センサ（距離測定手段）、６９は制御装置を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの工業用ロボットを含む複数の装置を組み合わせて所定の作業を実行させるために構成される自動化設備システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工業製品等のライフサイクルは概して短命化する傾向にあり、製品を生産するために自動化される設備には、多様な製品の種類に対応することができる柔軟性と、必要なタイミングで生産を開始するためにセットアップ時間の短縮とが求められている。従来、工業用ロボットを使用する自動化設備においては、図１２に示すように、１つの架台１の上に、ロボット２とその他必要な機能としてコンベア３や部品供給装置４などを統合することで構成されていた。
【０００３】
そのため、設備の仕様毎に架台の大きさや形状は夫々専用の設計となり、専用の設計であるが故に架台を転用することができず不要となれば廃棄するしかなく、設備コストが低減できない一つの要素であった。また、各設備の製作時においても、架台上に配置される各装置の位置が決定してから電源線やエア配管、信号線などの引き回しを現品合わせで行なうケースが多く、そのような配線作業についても工数やコストが掛かっていた。更に、設備を制御するためのプログラムに関しても、設備に搭載される各装置が決定した段階から新規に作成する場合が殆どであり、プログラムの作成効率が非常に悪かった。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ロボット装置やストッカ装置を夫々独立したモジュールとして扱うと共に、ロボット装置が搭載される架台に複数のストッカ装置を取り付けるように組み付けの形態を標準化することで、組み付けや配線作業を簡易化し、制御プログラムを流用してプログラムの作成効率を向上させるようにした技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２１４６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、１つの架台に複数の装置を組み付けるという点では、従来と相違するところはなく、架台の形状やサイズによって搭載できる装置の数やサイズ、組み合わせなどは大きな制約を受けることになる。そして、大きなサイズの架台を作成すれば工場内の設置面積を大きくとり且つ設置形態も限定されるため、架台の作成コスト及び維持コストのアップを招く。故に、特許文献１では、ロボット装置とストッカ装置とを組み合わせることしか想定しておらず、様々な装置をフレキシブルに組み合わせることが出来ないという問題がある。
【０００６】
また、工業用ロボットを動作させるための制御プログラムは、一般に、架台上に複数の装置を組付けてロボットを基準とする相対関係が明確になった段階から、設備システムの動作フローに応じて作成するようになっている。それから、ロボットに各装置の位置を教示して当該ロボットを動作させる。このような作業は、新たな設備を構成するごとに必要であり、セットアップ時間が長くなるという問題もあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、工業用ロボットを中心に複数の周辺装置を組み合わせて構成される自動化設備を、より簡単且つ柔軟に行うことができるシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の自動化設備システムによれば、工業用ロボットを含む複数の装置は、夫々の架台に予め搭載されており、それらの複数の架台を相互に結合することで構成される。そして、工業用ロボットの制御プログラムは、各架台について設定されている基準位置に基づく動作としてプログラミングされ、記憶手段に記憶されている。即ち、複数の架台の組み合わせによって設備システムを柔軟に構成することが可能となる。
また、夫々の架台のサイズは予め把握されるので、システム全体のサイズがどの程度になるのかも容易に予測できる。そして、工業用ロボットに対しては、システムを構成した後各架台毎の基準位置を教示すれば、記憶手段に記憶されている制御プログラムに基づいて動作させることが可能となる。従って、システムを構成して稼動させるまでのセットアップ時間を大幅に短縮し、効率化を図ることができる。
【０００８】
請求項２記載の自動化設備システムによれば、複数の架台の１つは工業用ロボットの１つが搭載されるベース架台であり、このベース架台を中心としてその他のユニット架台が結合されることでシステムが構成される。従って、工業用ロボットを中心とするシステム構成が容易となり、また、位置合わせ手段によってベース架台とユニット架台とを結合する際の位置合わせも容易に行うことができる。
【０００９】
請求項３記載の自動化設備システムによれば、位置合わせ手段としてベース架台と各ユニット架台との夫々に設けられる係合部材を係合させれば両者の結合位置が定まるので、位置合わせを極めて簡単に行うことができる。
請求項４記載の自動化設備システムによれば、ベース架台側に設けられるガイドレールに沿ってユニット架台側の移動手段を移動させれば、ユニット架台をベース架台側の結合位置に容易に導くことができる。
【００１０】
請求項５記載の自動化設備システムによれば、各ユニット架台が夫々備える記憶手段に、夫々の架台に搭載されている装置に対して工業用ロボットが行なう動作のプログラムファイルを記憶させる。従って、ベース架台側に配置されている読取り手段によって、ユニット架台側の記憶手段よりプログラムファイルを夫々読取れば、システム構成に応じて必要な工業用ロボットの制御プログラムを容易に統合することができる。即ち、各装置のハードウエアとそのハードウエアを制御するためのプログラムとが予め一体となっているので、両者マッチングさせる作業は不要となり、制御プログラムを作成したり或いは用意するためのセットアップ時間も短縮することができる。
【００１１】
請求項６記載の自動化設備システムによれば、各ユニット架台側に配置されるＩＤタグに記憶されているプログラムファイルを、ベース架台側に備えるタグリーダによって読取るので、ファイルの記憶や読み出しを簡単に行うことができる。
請求項７記載の自動化設備システムによれば、各架台毎の記憶手段に、夫々の基準位置のティーチングデータも記憶する。即ち、設備システムを構成した場合には、工業用ロボットに対して少なくとも１回は各架台の基準位置をティーチングする必要がある。しかし、一旦設備システムを構成すれば、それ以降は各架台の基準位置が変動することは極めて稀である。従って、最初のティーチングにおいて取得されたデータも記憶手段に記憶させてそれを読み出すようにすれば、動作開始前に毎回ティーチングを行う必要はなく、作業をより効率的に行うことができる。
【００１２】
請求項８記載の自動化設備システムによれば、各記憶手段には、自身に搭載されている装置を動作させるための制御プログラムも夫々記憶しておき、ベース架台側に、各ユニット架台に搭載されている装置も統括制御する制御装置を備える。従って、ユニット架台側に、夫々の搭載装置を制御するための装置を分散して配置する必要はなくなり、構成をより簡単にすることができる。
【００１３】
請求項９記載の自動化設備システムによれば、ベース架台が有する視覚認識手段は、各ユニット架台に夫々設定されている複数の測定点の位置を読取り、距離測定手段は、前記複数の測定点についての垂直方向距離を読取る。すると、それらの読取り結果に基づき３次元座標値が得られるので、その座標データによって各ユニット架台の基準位置を原点とする座標系を認識することができる。
従って、各測定対象点のティーチングを工業用ロボットに一々行う必要はなく、視覚認識手段を、１つの架台上の全測定点を読取れる位置まで移動させれば自動的にそれらの３次元座標値を得ることができ、工業用ロボットに各ユニット架台の座標系を認識させる作業がより簡単になる。
【００１４】
請求項１０記載の自動化設備システムによれば、視覚認識手段を、工業用ロボットの可動部先端側に配置されるカメラとするので、測定点を平面的に撮像してそれらの２次元座標を視覚的に一括して認識することができる。
請求項１１記載の自動化設備システムによれば、距離測定手段を、工業用ロボットの可動部先端側に配置された距離センサとするので、視覚認識手段によって認識された測定点の水平面的な２次元座標位置について、残りの垂直的な座標値を例えば光学的な手段によって測定することができる。
請求項１２記載の自動化設備システムによれば、ユニット架台に測定点を３点設定するので、ベース架台上の工業用ロボットは、それら３点に基づいて、各課題の基準位置及びその基準位置を原点とする座標系の状態を把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本発明の自動化設備システムの構成をイメージ的に示すものである。本発明のシステムでは、図１（ａ）に示すように、１つの架台に１つの機能を果す装置が搭載されており、また、その装置を動作させるための制御ソフトウエアとを組み合わせたものが、夫々単位モジュールを構成する。
【００１６】
例えば、ロボットモジュール１１は、架台１１ａと、その架台１１ａに搭載される工業用ロボット１１ｂと、そのロボット１１ｂの制御ソフト１１ｃ（制御プログラム）とで構成されている。同様に、ターンテーブルモジュール１２は、架台１２ａ，ターンテーブル１２ｂ，制御ソフト１２ｃで構成され、部品供給モジュール１３は、架台１３ａ，部品供給装置１３ｂ，制御ソフト１３ｃで構成され、コンベアモジュール１４は、架台１４ａ，ワーク搬送装置１４ｂ，制御ソフト１４ｃで構成されている。
そして、図１（ｂ）に示すように、これらの単位モジュールの集合であるモジュール群の中から、夫々のアプリケーションに応じて必要な機能備えたものを適宜選択し、例えばパターンＡ〜Ｃのように様々な組み合わせのシステムを構成する（図１（ｃ）〜（ｅ））。但し、それらの装置のうち少なくとも１つは、工業用ロボットを含むものとする。
【００１７】
図２は、システムを構成した場合における各単位モジュール間の接続状態を概念的に示すものである。尚、計測モジュール１５は、同様に架台１５ａ，ワーク計測装置１５ｂ，制御ソフト１５ｃ（図３参照）で構成されている。また、ロボットモジュール１１には、制御装置１１ｄも搭載されている。
【００１８】
図３は、制御装置１１ｄの概略構成をソフトウエア的な構成を中心に概念的に示すものである。制御装置１１ｄは、具体的には図示しないが、ＣＰＵやメモリ，ハードディスク，Ｉ／Ｏなどからなるハードウエア１６及びマルチタスクＯＳ（オペレーティングシステム）２３を備えている。マルチタスクＯＳ１７は、ハードウエア１６のＣＰＵによって実行され、ユーザにより作成されるユーザプログラムとハードウエア１６との間を仲介するように制御装置１１ｄの資源管理を行う。
【００１９】
そして、制御装置１１ｄを製品として出荷するメーカは、マルチタスクＯＳ１７上で動作するシステムタスク群１８を作成し、そのシステムタスク群１８を予め搭載した状態で制御装置１１ｄをユーザに供給する。システムタスク群１８は、ユーザが制御装置１１ｄ上でユーザプログラムを動作させ、様々な制御対象機器を制御する場合に共通する基本的な制御内容（例えば、制御装置１１ｄのマンマシンインターフェイス部分や外部機器との通信処理に関するものなど）を実行して処理させるために搭載される。
【００２０】
ユーザは、ユーザプログラムとして、動作タスク群１９，設備管理タスク群２０を記述作成し、それらを制御装置１１ｄのハードディスクなどにインストールすることで、マルチタスクＯＳ１７並びにシステムタスク群１８上において、ユーザプログラムをハードウエア１６のＣＰＵに実行させる。動作タスク群１９は、各制御対象機器に対応した動作タスクで構成され、制御ソフト１１ｃ（ロボット動作タスク），１２ｃ（テーブル動作タスク），１３ｃ（供給動作タスク），１４ｃ（モーション動作タスク），１５ｃ（計測動作タスク）などを備えて構成されている。
【００２１】
また、設備管理タスク群２０は、設備監視タスク２１，設備全体制御タスク２２などを備えて構成されている。設備監視タスク２１は、カメラの画像信号をパターン認識したり、各種センサ（何れも図示せず）などより入力されるセンサ信号を参照することで、各制御対象機器の動作状態などを監視している。設備全体制御タスク２２は、動作タスク群１９の実行を制御し、生産ラインに人が近付いた場合や或いは設備の一部が破損する可能性がある状況が発生した場合は設備監視タスク２１がその状態を検知し、設備全体制御タスク２２が生産ラインの動作を安全側に移行させる（生産ラインの動作の一部若しくは全てを停止させたり動作速度を低減させること）ように制御する。
即ち、制御装置１１ｄは、ロボット１１ｂのみならず、その他の装置１２ｂ〜１５ｂについても統括的に制御を行うものである。尚、図３に示すイメージは、制御装置１１ｄに対する一連の設定作業が終了した段階であり、制御装置１１ｄが各制御対象装置１２ｂ〜１５ｂの制御が可能となっている状態を示している。
【００２２】
再び、図２を参照する。制御装置１１ｄには、マンマシンインターフェイスである設備用操作盤（ティーチングペンダント）２３が接続されており、ユーザによる操作盤２３の操作に応じてシステムの運転を制御したり、必要な情報を操作盤２３に表示させるようになっている。そして、各単位モジュール１１〜１５は、互いの架台１１ａ〜１５ａが結合された後、電源ケーブル２４，データ通信ケーブル２５及びエア配管２６などが相互に接続されることで自動化設備システム２７が構成され、全体が動作可能となる。
また、制御装置１１ｄには、例えばＬＡＮなどの通信用ネットワークを介してサーバ（記憶手段）２８が接続されており、当該サーバ２８に用意されている単位モジュールデータベース（ＤＢ）２９にアクセスが可能となっている。単位モジュールＤＢ２９には、各単位モジュールを特定する番号や、既にティーチング済みである場合はティーチングデータ、搭載されている装置の制御プログラムや、前記装置などに対してロボットが動作を行なうための制御プログラム（制御ソフト１１ｃ〜１５ｃ）などが記憶されている（図７参照）。
【００２３】
図４及び図５は、本発明の自動化設備システムのより実体的な構成の一例を示すものである。図４（ａ）に示すように、この場合、工業用ロボット３１は、直線状の走行軌道３２に沿って移動可能に構成される架台３３上に搭載されており、これらがベース架台３４を構成している。そして、その他の装置が夫々１つずつ搭載されているユニット架台３５〜４１があり、それらの内の例えばユニット架台３５〜３９を選択して、ベース架台３４における走行軌道３２の両側に配置して結合した状態を、図４（ｂ）に示す。
【００２４】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）の一部を拡大して示すものである。走行軌道３２の下方側には、走行軌道３２と平行に配置されるフレーム４２があり、そのフレーム４２と直交する２本のガイドレール４３ａ，４３ｂがある。これら２本のガイドレール４３ａ，４３ｂは、ユニット架台をベース架台３４側の結合位置に導くためのレールであり、それらの配置間隔は、ユニット架台の幅寸法に等しく設定されている。そして、フレーム４２には、ユニット架台を結合位置に連結するための位置決めピン（係合手段）４４ａ，４４ｂが配置されている。
【００２５】
図５（ａ）は、ユニット架台３９がベース架台３４に結合された状態を示している。また、このように両者を連結する場合は、ベース架台３４側に用意されている各種の接続用コネクタ４５ａ〜４５ｅの内、ユニット架台３９に搭載されている装置を動作させるのに必要なものを適宜選択して（例えば、図２に示したような電源，データ，エアなど）、ユニット架台３９のコネクタ４６ｂ〜４６ｄを接続する。
図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部を拡大して示すものである。ユニット架台３９の下端には移動用のホイール４７が設けられており、ユニット架台３９は、ホイール４７によって床上を移動可能となっている。また、ユニット架台３９の両側部には、ベース架台３４側のガイドレール４３ａ，４３ｂの上面側に接して回転することでユニット架台３９を移動させるためのローラ（移動手段）４８が、支持板４９に配置されている（図５では一方側のみ図示）。
【００２６】
更に、ユニット架台３９がガイドレール４３ａ，４３ｂに沿って導かれ、ベース架台３４側のフレーム４２に当接する部分には、位置決めピン４４ａ，４４ｂを受け入れて両者を係合し、位置決めするためのホール（係合手段）５０ａ，５０ｂが当接板５１に形成されている。そして、ベース架台３４側の固定金具５２をユニット架台３９側に装着することで、両者を結合した状態で固定するようになっている。
【００２７】
次に、本実施例の作用について図６及び図７も参照して説明する。図６は、自動化設備システムを構成するプロセスを示すフローチャートである。また、図７には、システムの構成作業の一部を概念的なイメージで示している。先ず、システムの仕様に応じて必要となる装置が搭載されている単位モジュールを選択し、図４に示すように、各ユニット架台をベース架台側の各位置（ステーション）に移動させる（ステップＳ１）。そして、ユニット架台をガイドレールに乗せてベース架台側に押し込み（ステップＳ２）ベース側のピンとユニット側のホールとを係合させて位置決めすると（ステップＳ３）、固定金具によって各ユニット架台を固定する（ステップＳ４）。それから、各ユニット架台の電源線，通信データ線，エア配管などをベース架台に接続する（ステップＳ５）。以上でハードウエア的な設定作業は終了する。
【００２８】
上記作業は、図７では（ａ）→（ｂ）に対応しており、遊休場にプールされている単位モジュール（ユニット架台）より必要なもの（例えばＭ１〜Ｍ６）を選択し、ベース架台のステーションＳＴ１〜ＳＴ６に配置する。また、図７（ｃ）には、単位モジュールデータの内部構造を示す。ここで、ＳＴ１〜ＳＴ６のワーク座標系とは、単位モジュールがステーションＳＴ１〜ＳＴ６の何れに配置された場合でも対応できるように、予めティーチングしておいた３点（Ｐ１〜Ｐ３）の座標データが記憶されているものである（ティーチングが１回も行われていない場合、これらはブランクとなっている）。
【００２９】
また、単位モジュールデータとして記憶されている「プログラムデータ」は、各架台上の座標系であるワーク座標系において動作するようにプログラミングされた（１）各架台に搭載されている装置の制御プログラムと、（２）ロボットの制御プログラムとで構成されている。即ち、図１乃至図３に示す構成に対応させれば、（１）は制御ソフト１２ｃ〜１５ｃの何れかに対応し、（２）はロボット１１ｂの制御ソフト１１ｃを、各単位モジュールの部分に分割したファイルの１つとなる。
【００３０】
続いて、ソフトウエア的な設定作業を行う。先ず、制御装置１１ｄは、作業者が操作盤２３より入力して番号を指定した各単位モジュールについてのデータを単位モジュールＤＢ２９より取得すると（ステップＳ６）、取得したデータを設備プロジェクトにインポートする（ステップＳ７）。そして、その設備プロジェクト内においてデータリンクが構築される（ステップＳ８）。
上記作業は、図７では（ａ）→（ｄ），（ｅ）に対応しており、例えば、単位モジュールＤＢ２９より単位モジュールＭ１，Ｍ３，Ｍ５のデータを選択すると、それらは、上位処理に対して従属するように位置付けられる。ここで、「上位処理」とは、システム全体を統括的に制御するためのプログラムであり、図３に示す設備管理タスク群２０の設備全体制御タスク２２に相当する。
【００３１】
次に、上位処理において、各単位モジュールが夫々配置されたステーションに応じた座標データをモジュールデータより取得し設定する（ステップＳ９）。即ち、ロボット１１ｂの制御ソフト１１ｃは、ローカルなワーク座標系によってプログラミングされているので、各単位モジュールの座標データを取得すれば、夫々のワーク座標系をロボット１１ｂの座標系を基準としてグローバルに位置付けることができ、ロボット１１ｂの動作が可能となる。それから、メインフロー（即ち、各単位モジュールに対応するロボットプログラムをどのような順序で起動するか、など）のプログラミングを行う（ステップＳ１０）。そして、完成したメインフローに従い設備システムを動作させ、その確認を行う（ステップＳ１１）。以上で、一連の設定作業が終了する。
【００３２】
以上のように本実施例によれば、工業用ロボット１１ｂを含む複数の装置１２ｂ〜１５ｂを、夫々の架台１１ａ〜１５ａに予め搭載し、それらの複数の架台１１ａ〜１５ａを相互に結合することで自動化設備システムを構成するので、複数の架台１１ａ〜１５ａの組み合わせによって設備システムを柔軟に構成することが可能となる。また、夫々の架台１１ａ〜１５ａのサイズは予め把握されるので、システム全体のサイズがどの程度になるのかも容易に予測できる。
そして、工業用ロボット１１ｂの制御プログラムを、各架台１２ａ〜１５ａについて設定されている座標系（基準位置）に基づく動作としてプログラミングし、サーバ２８の単位モジュールＤＢ２９に記憶するので、工業用ロボット１１ｂに対しては、システムの構成後に各架台１２ａ〜１５ａの座標系の情報を教示すれば、サーバ２８に記憶されている制御ソフト１１ｃに基づいて動作させることが可能となる。従って、システムを構成して稼動させるまでのセットアップ時間を大幅に短縮し、作業の効率化を図ることができる。
【００３３】
また、本実施例によれば、架台の１つを工業用ロボット１１ｂが搭載されるベース架台３４とし、そのベース架台３４を中心としてその他のユニット架台３５〜３９を結合するようにしたので、ロボット１１ｂを中心とする自動化設備システムの構成が容易となる。加えて、電源線や通信線、エア配管などの接続も、予め定められた位置で用意に行うことができる。
そして、ベース架台３４と各ユニット架台３５〜３９と夫々設けられる位置決めピン４４ａ，４４ｂとホール５０ａ，５０ｂとを係合させれば両者の結合位置が定まるので、位置合わせを極めて簡単に行うことができる。更に、ベース架台３４側に設けられるガイドレール４３ａ，４３ｂに沿ってユニット架台側のローラ４８を移動させることで、ユニット架台をベース架台３４側の結合位置に容易に導くことができる。
【００３４】
（第２実施例）
図８は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図８は、第１実施例の図４（ｂ）相当図である。第２実施例では、各ユニット架台３５〜３９にＲＦＩＤタグ（記憶手段）６１〜６５が配置されており、ベース架台３４上のロボット３１のアーム先端部には、タグリーダ（読取り手段）６６が配置されている。
各ＩＤタグ６１〜６５には、第１実施例では単位モジュールＤＢ２９に一括して記憶されていた単位モジュールデータが、各各ユニット架台３５〜３９毎に分割されて記憶されている。そして、タグリーダ６６により電波信号を介して読取られたＩＤタグ６１〜６５のデータは、例えばシリアル通信によってベース架台３４側に配置されている制御装置（図２における１１ｄに相当，図示せず）に送信されるようになっている。
【００３５】
即ち、第１実施例において図６に示した設定作業のプロセスでは、ステップＳ６において単位モジュールＤＢ２９にアクセスを行い各モジュールデータを得ることに替えて、ロボット３１を順次移動させ、アーム先端のタグリーダ６６によって各ＩＤタグ６１〜６５のデータを読取ることになる。尚、この時点で各ユニット架台３５〜３９の正確な位置情報は得られていないが、タグリーダ６６は電波信号を利用してデータを読取るので、概略的な位置情報があれば読み取りは可能である。
【００３６】
以上のように第２実施例によれば、各ユニット架台３５〜３９にＩＤタグ６１〜６５を備え、それらのＩＤタグ６１〜６５に夫々記憶されている単位モジュールデータを、ベース架台３４上のロボット３１に取り付けられたタグリーダ６６によって読取るようにした。即ち、各装置のハードウエアと、そのハードウエアを制御するためのプログラムとが予め一体となっているので、両者マッチングさせる作業は不要となり、制御プログラムを用意するためのセットアップ時間も短縮することができる。
そして、ＩＤタグ６１〜６５には、制御プログラムだけでなく、夫々の座標系についてのティーチングデータも記憶するので、動作開始前に毎回ティーチングを行う必要はなく、作業をより効率的に行うことができる。また、ＩＤタグ６１〜６５に、各架台３５〜３９に搭載されている装置を動作させるための制御プログラムも夫々記憶し、ベース架台３４側に、各ユニット架台に搭載されている装置も統括制御する制御装置を備えるので、ユニット架台３５〜３９側に、夫々の搭載装置を制御するための制御装置を分散して配置する必要はなくなり、構成をより簡単にすることができる。
【００３７】
（第３実施例）
図９乃至図１１は本発明の第３実施例を示すものである。第３実施例では、ロボット３１のアーム先端部に、ＣＣＤカメラ（視覚認識手段）６７と、距離センサ（距離測定手段）６８とを備える。尚、図９においては、図示の都合上それらの配置関係を概念的に示している。そして、それらを使用することで、ロボット３１に対するティーチング作業を簡略化する。即ち、架台上面には、ティーチングを行うための測定点Ｐ１〜Ｐ３がマーキングされており、通常は、ロボット３１のアーム先端を各測定点に接触させることでティーチングを行う。
【００３８】
これに対して、第３実施例では、ＣＣＤカメラ６７によって３つの測定点Ｐ１〜Ｐ３を一括して撮像することでそれらの２次元的な位置を把握し、また、距離センサ６８によって測定点Ｐ１〜Ｐ３の垂直方向距離を取得する。距離センサ６８は、例えば赤外線の反射光によって測定対象までの距離を測定するものである。そして、夫々取得されたデータは、第２実施例と同様に、シリアル通信線を介してベース架台３４側の制御装置６９に送信されるようになっている。
【００３９】
図１０には、第３実施例におけるティーチング（３次元座標取得処理）の手順をフローチャートで示す。先ず、ロボット３１のアームを、ＣＣＤカメラ６７が測定点Ｐ１〜Ｐ３を一括して撮像可能となる位置まで移動させ（ステップＳ２１）、それらを撮像させる（ステップＳ２２）。すると、制御装置６９は、撮像された画像データをパターン認識することで測定点Ｐ１〜Ｐ３を特定して、それらの２次元座標値（ｘ，ｙ）を取得する（ステップＳ２３）。尚、測定点Ｐ１は座標原点であり、測定点Ｐ２はＰ１を基準とするＸ軸方向を示し、測定点Ｐ３を得ることで、Ｐ１，Ｐ２とに基づきＹ軸方向が特定される。
【００４０】
次に、制御装置６９は、例えば測定点Ｐ１の２次元座標位置にロボット３１のアームを移動させ（ステップＳ２４）、測定点Ｐ１までの垂直方向距離を測定する（ステップＳ２５）。即ち、当該距離から測定点Ｐ１のＺ軸座標値が得られる。そして、測定点Ｐ２，Ｐ３についても同様の処理を繰り返し、全点の測定が終了すると（ステップＳ２６，「ＹＥＳ」）、測定点Ｐ１〜Ｐ３について得られた３次元座標値より、ユニット架台の座標系を認識する（ステップＳ２７）。
図１１には、ロボット３１の座標系と、ユニット架台の座標系（ワーク座標系）との関係を示す。即ち、ユニット架台の取り付け状態によっては、ワーク座標系がロボット座標系に対して平行になっておらず、傾きを生じている場合もある。しかし、ＣＣＤカメラ６７及び距離センサ６８により測定点Ｐ１〜Ｐ３の３次元座標値を取得すれば、ワーク座標の傾き状態も把握することができ、その状態に合わせてロボット３１を動作させることが可能となる。
【００４１】
以上のように第３実施例によれば、ベース架台３４に搭載されるロボット３１のアーム先端にＣＣＤカメラ６７及び距離センサ６８を備え、それらを使用することで、ロボット３１に対するユニット架台の座標情報をティーチングするようにした。従って、各測定対象点のティーチングを工業用ロボットに一々行う必要はなく、ロボット３１のアームを、ＣＣＤカメラ６７が１つの架台上の全測定点が読取れるように移動させれば、後は自動的にそれらの３次元座標値を得ることができるので、ロボット３１に各ユニット架台の座標系を認識させる作業がより簡単になる。
また、３つの測定点Ｐ１〜Ｐ３について３次元座標値を得るので、最小限の測定点により、各ユニット架台の基準位置のみならず、ワーク座標系の傾きなどの情報も取得することができる。
【００４２】
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
ベース架台３４側に、ガイドレール４３ａ，４３ｂは必要に応じて設ければ良い。
係合手段は、位置決めピン４４ａ，４４ｂ及びホール５０ａ，５０ｂに限ることなく、ベース架台とユニット架台とを係合させる構成であればどのようなものでも良い。
各単位モジュールに、夫々の制御装置が分散して配置されており、何れかの単位モジュールに配置される制御措置が、それらを統括的に制御する形態であっても良い。
例えば、ロボット座標系に対するワーク座標系の傾きが想定されないような場合は、測定点を２点，若しくは１点にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施例であり、自動化設備システムの構成をイメージ的に示す図
【図２】自動化設備システムを構成した場合における各単位モジュール間の接続状態を示す図
【図３】制御装置の概略構成をソフトウエア的な構成を中心に示す図
【図４】自動化設備システムのより実体的な構成の一例を示す斜視図であり、（ａ）は結合前の状態、（ｂ）は結合後の状態、（ｃ）は（ｂ）の一部を拡大して示す図
【図５】（ａ）はユニット架台がベース架台に結合された状態、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す図
【図６】自動化設備システムを構成するプロセスを示すフローチャート
【図７】システムの構成作業の一部を概念的なイメージで示す図
【図８】本発明の第２実施例を示す図４（ｂ）相当図
【図９】本発明の第３実施例であり、ロボットが各架台上の測定点の３次元座標を取得する状態を説明する図
【図１０】ティーチングの手順を示すフローチャート
【図１１】ロボットの座標系と、ユニット架台の座標系との関係を示す図
【図１２】従来技術を示す図１相当図
【符号の説明】
【００４４】
図面中、１１はロボットモジュール、１１ａは架台、１１ｂは工業用ロボット、１１ｃは制御ソフト（制御プログラム）、１１ｄは制御装置、１２はターンテーブルモジュール、１２ａは架台、１２ｂはターンテーブル、１２ｃは制御ソフト、１３は部品供給モジュール、１３ａは架台、１３ｂは部品供給装置、１３ｃは制御ソフト、１４はコンベアモジュール、１４ａは架台、１４ｂはワーク搬送装置、１４ｃは制御ソフト、１５は計測モジュール、１５ａは架台、１５ｂはワーク計測装置、１５ｃは制御ソフト、２７は自動化設備システム、２８はサーバ（記憶手段）、３１は工業用ロボット、３３は架台、３４はベース架台、３５〜４１はユニット架台、４３ａ，４３ｂはガイドレール、４４ａ，４４ｂは位置決めピン（係合手段）、４８はローラ（移動手段）、５０ａ，５０ｂはホール（係合手段）、６１〜６５はＲＦＩＤタグ（記憶手段）、６６はタグリーダ（読取り手段）、６７はＣＣＤカメラ（視覚認識手段）、６８は距離センサ（距離測定手段）、６９は制御装置を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの工業用ロボットを含む複数の装置を組み合わせて所定の作業を実行させるために構成される自動化設備システムであって、
前記複数の装置の１つが夫々搭載される複数の架台と、
これら複数の架台に搭載されている装置に対して前記工業用ロボットが行なう動作を、前記各架台について設定されている基準位置に基づく動作としてプログラミングした制御プログラムが記憶されている記憶手段とを備え、
前記複数の架台を相互に結合することで構成されることを特徴とする自動化設備ステム。
【請求項２】
前記複数の架台の１つは、前記工業用ロボットの１つが搭載されており、その他の架台（ユニット架台）が結合可能に構成されるベース架台として構成され、
前記ベース架台に対して前記ユニット架台を結合する際に位置合わせを行うための位置合わせ手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の自動化設備システム。
【請求項３】
前記位置合わせ手段は、前記ベース架台と各ユニット架台との結合位置において両者を係合させるように、両者側に夫々設けられる係合部材で構成されていることを特徴とする請求項２記載の自動化設備システム。
【請求項４】
前記位置合わせ手段は、
前記ベース架台側に設けられ、各ユニット架台を前記結合位置へ導くためのガイドレールと、
前記ユニット架台側に設けられ、前記ガイドレールに沿って移動するための移動手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の自動化設備システム。
【請求項５】
前記ユニット架台は、夫々前記記憶手段を備え、
前記記憶手段には、前記制御プログラムの内自身に搭載されている装置に対して前記工業用ロボットが行なう動作のプログラムファイルが夫々記憶されており、
前記ベース架台は、前記記憶手段に記憶されているプログラムファイルを読取るための読取り手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の自動化設備システム。
【請求項６】
前記記憶手段はＩＤタグで構成され、
前記読取り手段はタグリーダで構成されていることを特徴とする請求項５記載の自動化設備システム。
【請求項７】
前記記憶手段には、前記基準位置のティーチングデータも記憶されていることを特徴とする請求項５又は６記載の自動化設備システム。
【請求項８】
前記記憶手段には、自身に搭載されている装置を動作させるための制御プログラムも夫々記憶されており、
前記ベース架台は、前記読取り手段によって前記制御プログラムも読取ることで、各ユニット架台に搭載されている装置についても統括的に制御を行うための制御装置を備えていることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の自動化設備システム。
【請求項９】
前記ベース架台は、視覚認識手段と、距離測定手段とを備え、
前記視覚認識手段によって、各ユニット架台に夫々設定されている複数の測定点の位置を読取り、
前記距離測定手段によって、前記複数の測定点についての垂直方向距離を読取り、
前記視覚認識手段及び前記距離測定手段の読取り結果に基づき決定される３次元座標によって、各ユニット架台の基準位置を原点とする座標系を認識するように構成されていることを特徴とする請求項２乃至８の何れかに記載の自動化設備システム。
【請求項１０】
前記視覚認識手段は、前記工業用ロボットの可動部先端側に配置されたカメラであることを特徴とする請求項９記載の自動化設備システム。
【請求項１１】
前記距離測定手段は、前記工業用ロボットの可動部先端側に配置された距離センサであることを特徴とする請求項９又は１０記載の自動化設備システム。
【請求項１２】
前記ユニット架台には、前記測定点が３点設定されていることを特徴とする請求項９乃至１１の何れかに記載の自動化設備システム。
【請求項１】
少なくとも１つの工業用ロボットを含む複数の装置を組み合わせて所定の作業を実行させるために構成される自動化設備システムであって、
前記複数の装置の１つが夫々搭載される複数の架台と、
これら複数の架台に搭載されている装置に対して前記工業用ロボットが行なう動作を、前記各架台について設定されている基準位置に基づく動作としてプログラミングした制御プログラムが記憶されている記憶手段とを備え、
前記複数の架台を相互に結合することで構成されることを特徴とする自動化設備ステム。
【請求項２】
前記複数の架台の１つは、前記工業用ロボットの１つが搭載されており、その他の架台（ユニット架台）が結合可能に構成されるベース架台として構成され、
前記ベース架台に対して前記ユニット架台を結合する際に位置合わせを行うための位置合わせ手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の自動化設備システム。
【請求項３】
前記位置合わせ手段は、前記ベース架台と各ユニット架台との結合位置において両者を係合させるように、両者側に夫々設けられる係合部材で構成されていることを特徴とする請求項２記載の自動化設備システム。
【請求項４】
前記位置合わせ手段は、
前記ベース架台側に設けられ、各ユニット架台を前記結合位置へ導くためのガイドレールと、
前記ユニット架台側に設けられ、前記ガイドレールに沿って移動するための移動手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の自動化設備システム。
【請求項５】
前記ユニット架台は、夫々前記記憶手段を備え、
前記記憶手段には、前記制御プログラムの内自身に搭載されている装置に対して前記工業用ロボットが行なう動作のプログラムファイルが夫々記憶されており、
前記ベース架台は、前記記憶手段に記憶されているプログラムファイルを読取るための読取り手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の自動化設備システム。
【請求項６】
前記記憶手段はＩＤタグで構成され、
前記読取り手段はタグリーダで構成されていることを特徴とする請求項５記載の自動化設備システム。
【請求項７】
前記記憶手段には、前記基準位置のティーチングデータも記憶されていることを特徴とする請求項５又は６記載の自動化設備システム。
【請求項８】
前記記憶手段には、自身に搭載されている装置を動作させるための制御プログラムも夫々記憶されており、
前記ベース架台は、前記読取り手段によって前記制御プログラムも読取ることで、各ユニット架台に搭載されている装置についても統括的に制御を行うための制御装置を備えていることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の自動化設備システム。
【請求項９】
前記ベース架台は、視覚認識手段と、距離測定手段とを備え、
前記視覚認識手段によって、各ユニット架台に夫々設定されている複数の測定点の位置を読取り、
前記距離測定手段によって、前記複数の測定点についての垂直方向距離を読取り、
前記視覚認識手段及び前記距離測定手段の読取り結果に基づき決定される３次元座標によって、各ユニット架台の基準位置を原点とする座標系を認識するように構成されていることを特徴とする請求項２乃至８の何れかに記載の自動化設備システム。
【請求項１０】
前記視覚認識手段は、前記工業用ロボットの可動部先端側に配置されたカメラであることを特徴とする請求項９記載の自動化設備システム。
【請求項１１】
前記距離測定手段は、前記工業用ロボットの可動部先端側に配置された距離センサであることを特徴とする請求項９又は１０記載の自動化設備システム。
【請求項１２】
前記ユニット架台には、前記測定点が３点設定されていることを特徴とする請求項９乃至１１の何れかに記載の自動化設備システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【図５】
【図８】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【図５】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１５４９２４（Ｐ２００６−１５４９２４Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４０４４８（Ｐ２００４−３４０４４８）
【出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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