JP2005161486A - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット制御装置と教示装置間のケーブルの取り扱いや取り回しの煩雑さ解消と、非常停止で確実な駆動電源遮断を行なう。
【解決手段】ロボット制御装置４ａ、４ｂと教示装置間５ａ、５ｂの無線通信をシステム制御装置６で傍受して、非常停止操作や自己診断結果の異常や無線通信が途絶えたことをロボット制御装置４ａ、４ｂとシステム制御装置６の双方で検出してモータの駆動電源を遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数台のロボットで構成される生産システムの、特に無線を使用した教示装置の非常停止装置に関する

複数台の産業用ロボットで構成される生産システムでは、複数台のロボットをＰＬＣ等のシステム制御装置で統括制御する構成が一般的である。すなわち、システム制御装置と各ロボットとは複数の入出力配線および通信線で接続されて、各ロボットはシステム制御装置の指示に基づいて、作業プログラムの設定、動作の開始／停止、駆動電源の投入／遮断等が制御されている。
一方、ロボット本体を制御するロボット制御装置と、ロボット本体の動作プログラムの登録／編集、条件設定、状態表示等を行なう教示装置とは、電源線と信号線を含むケーブルで接続されており、特に教示装置に備わる非常停止は、その非常停止スイッチ信号を他の信号線とは独立してロボット制御装置に出力して、ロボット制御装置では駆動電源の直接的遮断に供されている。この信号の独立化と駆動電源の直接的遮断は、故障の可能性を秘めた途中の部品点数を少なくして、駆動電源の遮断をより確実にするためである。
しかし、生産システムでは、複数台のロボットが集合し、かつロボットによる生産を行なうためのワーク固定治具や該治具への配線や配管があるため、ロボット制御装置と教示装置間のケーブルの取り扱いや取り回しの煩雑さ軽減のため細線化が望まれていた。

そこで、従来のロボットシステムは、教示装置による教示操作と表示についての信号は無線通信で行ない、非常停止信号などの必要最小限の信号は、ロボット制御装置と接続され、且つ教示装置に装着された小型安全装置よりロボット制御装置へ送信している（例えば、特許文献１）
このように、特許文献１によれば、操作と表示に掛かる信号を無線通信による接続と、非常停止に掛かる信号をケーブルによる接続と、することで各々を独立化すると共に、ロボット制御装置と教示装置間のケーブルの細線化を図り、ケーブルの取り扱いや取り回しの煩雑さの軽減を行なっているのである。
特開２００３−２００３７１号公報（第４頁、図１）

従来の特許文献１のロボットシステムは、ケーブルの細線化が図られてはいるが、ロボット制御装置と教示装置に装着された小型安全装置間のケーブルは依然として存在するため、ケーブルの取り扱いや取り回しの煩雑さを十分に軽減しているとはいえず、更にはケーブルの細線化のため断線しやすくなるという問題があった。また、非常停止信号は、小型安全装置よりロボット制御装置へ通信で送信されるため、このケーブルの損傷や切断が発生した時に確実に駆動電源を遮断できなくなる危険性を秘めているという問題もあった。
また、非常停止ボタンの備わる小型安全装置を教示装置に装着するため、教示装置の操作性を一部阻害する問題や、重くなり大型化の問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、教示装置の重量化や大型化を避け、ロボット制御装置との接続ケーブルを無くしケーブルの取り扱いや取り回しの煩雑さより開放し、更には非常停止操作で確実にロボット本体の駆動電源を遮断できるロボットシステムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、モータを駆動してロボット本体の動作制御を行なうロボット制御装置と、該ロボット制御装置と対をなし前記ロボットの動作を制御するための情報を無線通信で交換を行なう教示装置と、で構成されるロボットと、複数の前記ロボットと接続され前記ロボット本体の動作をロボット制御信号の入出力で制御を行なうシステム制御装置で構成されるロボットシステムにおいて、 前記システム制御装置は、前記ロボット制御装置と前記教示装置との間の前記無線通信の傍受を行なう無線通信装置を備え、前記教示装置よりの前記モータの駆動電源遮断要因を検出したときは、前記ロボット制御信号に含まれる駆動電源遮断指令を前記ロボット制御装置へ出力することを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記システム制御装置は、複数の前記ロボット制御装置と前記教示装置との間の傍受を行なう複数の前記無線通信装置を備え、前記教示装置よりの前記モータの駆動電源遮断要因を検出したときは、該当する前記ロボット制御装置へ前記ロボット制御信号に含まれる駆動電源遮断指令を出力することを特徴とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、前記駆動電源遮断要因は、前記教示装置に備わる非常停止スイッチの押下と自己診断結果異常であることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記無線通信装置は、前記無線通信の停止検出を行ない、前記無線通信が停止したときは前記ロボット制御装置へ前記ロボット制御信号に含まれる駆動電源遮断指令を出力することを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によると、教示装置に備わる非常停止スイッチ操作は、無線通信で受信したロボット制御装置によって駆動電源の遮断を行なうと共にシステム制御装置でも駆動電源の遮断を行なうため、教示装置の重量化や大型化を避けつつ非常停止で確実に駆動電源の遮断をすることができる。
また、請求項２に記載の発明によると、複数のロボットが近接して配設されているロボットシステムでも、相互の通信干渉無く無線通信ができ、駆動電源の確実な遮断をすることができる。

また、請求項３に記載の発明によると、モータの駆動電源遮断は、教示装置の非常停止のほかに自己診断の結果が異常となるとモータの駆動電源が遮断されるため、教示装置の故障のためにロボットが異常動作となることがない安全性の高いロボットシステムを提供することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、無線通信の途絶えを検出してモータの駆動電源の遮断を行なうものであり、無線通信装置を構成する部品の故障やＣＰＵの制御プログラム異常によってロボットが異常動作となることがない安全性の高いロボットシステムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施例のロボットシステム構成図である。図はロボットが２台の場合のシステムであるが、ロボット台数を制約するものではない。図において、第１のロボット１は、ロボット本体３ａと、ロボット本体３ａに接続されて動作を制御するロボット制御装置４ａと、ロボット本体３ａの動作と作業を行なう作業プログラムの登録や編集とロボット本体３ａおよびロボット制御装置４ａの諸設定や状態をモニタする教示装置５ａとにより構成されている。ロボット制御装置４ａと教示装置５ａとの相互情報伝達は、無線通信Ｃａで行なわれている。
第２のロボット２は同様に、ロボット本体３ｂ、ロボット制御装置４ｂ、教示装置５ｂとにより構成され、ロボット制御装置４ｂと教示装置５ｂ間相互情報伝達は、無線通信Ｃｂで行なわれている。

システム制御装置６は、第１のロボット１および第２のロボット２とロボット制御信号の入出力を行ない、ロボット１、２の動作に関する指令を行なう。ロボット制御信号は、システム制御装置６より出力される起動指令、停止指令、駆動電源遮断指令などの動作関連の指令や、ロボット１、２より出力される状態信号などで構成されている。また、システム制御装置６は、少なくとも無線受信の機能を備え、無線通信Ｃａ、Ｃｂの傍受を行なっている。

教示装置５ａ、５ｂは非常停止スイッチを備えており、この非常停止スイッチのオンまたはオフ情報は無線通信Ｃａ、Ｃｂによってロボット制御装置４ａ、４ｂへ送信され、ロボット制御装置４ａ、４ｂでは、無線通信Ｃａ、Ｃｂに含まれる非常停止スイッチの接点オン／オフ情報に基づいてロボット本体３ａ、３ｂのモータの駆動電源を遮断するようになっている。尚、非常停止スイッチは常閉接点が使われているため、非常停止の操作は接点オフであり、この時にモータの駆動電源を遮断する構成となっている。
システム制御装置６は、傍受した無線信号Ｃａ、Ｃｂに含まれる教示装置５ａ、５ｂの非常停止信号の操作を検出すると、該当するロボット制御装置４ａおよび／または４ｂのロボット制御信号に駆動電源遮断指令を出力してモータの駆動電源を遮断する構成となっている。すなわち、ロボット制御装置４ａ、４ｂとシステム制御装置６との２重の駆動電源遮断の経路を提供する構成となっている。

更に詳細に説明を行なう。図２は、本発明の第1のロボット１とシステム制御装置６のブロック図である。尚、図では本発明に関わる部分を主に示しており、また、図１と同一符号は相当部分を示しており、一部の説明を割愛する。
ロボット制御装置４ａは電源１０より電源の供給を受け、駆動電源制御部１１で駆動部１２への電源投入、遮断が行なわれ、駆動部１２は電源が投入されている状態で制御部１３の制御に基づいて複数のモータで構成されるロボット本体３ａの動作制御を行なう。
制御部１３は駆動部１２でのモータ制御や駆動電源制御部１１への駆動電源制御指令をはじめ、ロボット制御装置４ａの全体を制御している。図では制御部１３への制御電源を供給する電源装置を図示していない。１４は送受信が可能な無線通信装置であり、制御部１３の指示に基づいて送受信を行なう。

駆動電源制御部１１での駆動電源投入と遮断は継電器１５ａ、１５ｂ、１５ｃで実施されており、継電器１５ａは制御部１３に、継電器１５ｂは無線通信装置１４に、継電器１５ｃはロボット制御装置４ａの外部に接続されている。これら継電器１５ａ、１５ｂ、１５ｃの全てが通電励磁されて接点が閉路すると駆動部１２へ電源１０が供給される。尚、継電器駆動および各部との接続にはインターフェースが存在するが、図示していない。また、ロボット制御装置４ａには非常停止スイッチが備わり、該非常停止スイッチの操作で駆動電源の遮断が行なわれるが、これは非常停止スイッチ信号が制御部１３に出力され、制御部１３より継電器１５ａを非通電として接点を開路することで駆動電源の遮断を行なっているが、図示していない。

教示装置５ａには制御部２２より接続され、ロボット制御装置４ａの状態やロボット本体３ａの動作プログラムを表示する表示部２０と、操作者による操作入力される操作部２１と、無線通信装置１４と情報の送受信を行なう無線通信装置２４とが備わっている。また、非常停止スイッチ２３も備わり、接点の開閉信号は制御部２２へ出力されるが、インターフェース回路は図示していない。２５はバッテリであり、教示装置５ａ全体の制御用の電源を供給する。

システム制御装置６にはロボット制御装置４ａと教示装置５ａ間の無線により相互の情報の送受信である無線通信Ｃａを傍受する無線通信装置３０と出力装置３１が含まれている。尚、システム制御装置６では傍受のみを行なうため無線通信装置３０には送信機能はあえて必要ない。ロボット制御装置４ａ、教示装置５ａ、システム制御装置６共に無線通信装置に接続されたＡはアンテナである。

教示装置５ａの操作で、ロボット本体３ａの動作とおよびロボット制御装置４ａの図示しない格納手段に格納されたロボット本体３ａの動作を制御するための情報を修正することができる。この時、ロボット制御装置４ａより教示装置５ａには、表示部２０に表示すべき情報の送信を行ない、教示装置５ａよりロボット制御装置４ａには、操作者による操作部２１への操作入力と非常停止スイッチ２３の接点開閉信号と自己診断結果信号の送信を行なっている。自己診断は、制御部２２に含まれるＣＰＵで行なわれるウオッチドッグや制御プログラムのサム値チェックなどである。

教示装置５ａが操作されていない時は、ロボット制御装置４ａより教示装置５ａには、表示部２０に表示すべき情報あるいは応答要求信号の送信を行ない、教示装置５ａよりロボット制御装置４ａには、非常停止スイッチ２３の接点開閉信号と自己診断結果信号の送信を行なっている。
この応答要求の送信と非常停止スイッチ２３の接点開閉信号と自己診断結果信号の送信とは、ロボット制御装置３ａと教示装置４ａの双方か正常に動作していることを相互の確認することができるライブ通信とも称し、所定の周期で繰返されている。
また、ロボット制御装置３ａと教示装置４ａの双方の無線通信Ｃａには固有の識別符号を付して、同一の無線チャンネルを使用している他のロボットの無線通信との混信を識別している。

ロボット制御装置４ａは、教示装置５ａより送信される無線通信Ｃａを無線通信装置１４で受信すると、その受信情報を制御部１３へ出力すると共に、非常停止スイッチ２３の接点開閉信号と自己診断結果信号に基づき、駆動電源制御部１１の継電器１５ｂの接点を開閉する。制御部１３でも同様に非常停止スイッチ２３の接点開閉信号と自己診断結果信号に基づき、駆動電源制御部１１の継電器１５ａの接点を開閉する。すなわち、非常停止スイッチ２３が押下ないし自己診断の結果が異常とされれば継電器１５ａ、１５ｂの接点を開路し、押下解除されれば継電器１５ａ、１５ｂの接点を閉路する。

システム制御装置３０では、前述のロボット制御装置３ａと教示装置４ａとの間の無線通信Ｃａを、無線通信装置３０で傍受し、教示装置５ａより送信される非常停止スイッチ２３の接点開閉信号と自己診断結果信号に基づき、駆動電源制御部１１の継電器１５ｃの接点を開閉する。すなわち、非常停止スイッチ２３が押下ないし自己診断の結果が異常とされれば継電器１５ｃの接点を開路し、押下解除されれば継電器１５ｃの接点を閉路する。この継電器１５ｃの接点開路手段はロボット制御装置３ａに備わるロボット制御装置３ａ外より入力される非常停止入力であっても同様の効果を奏する。

このように、教示装置５ａの非常停止スイッチ２３が押下ないし自己診断の結果が異常とされれば継電器１５ａ、１５ｂ、１５ｃの接点を開路し、押下解除されれば継電器１５ａ、１５ｂ、１５ｃの接点を閉路するようになっており、駆動電源制御は多重化されて確実に駆動電源の遮断ができるようになっている。
また、ライブ通信が止まるあるいは所定の周期より逸脱した時は、これを無線通信装置１４で検出して異常発生として制御部１３へ出力することで継電器１５ａを開路すると共に継電器１５ｂを開路する。また、無線通信装置３０でも同様に異常発生として継電器１５ｃを開路する。

本発明が特許文献１と異なる部分は、教示装置よりのモータ駆動電源遮断指令を、ロボット制御装置でモータ電源遮断を行なうと共に、システム制御装置６よりモータ電源遮断を別の系統でも行なう点である。これにより、ロボット制御装置と教示装置間の接続ケーブルを完全に無くし、ケーブルの取り扱いや取り回しの煩雑さより開放し、更には非常停止操作で確実にロボット本体の駆動電源を遮断できる。また、この際に教示装置の重量化や大型化を避けることができる。

図３は、本発明の第２実施例のロボットシステム構成図であり、図１と一部を除いて同様に構成されている。同符号は相当部分を示しており、説明を割愛する。また、図はロボットが２台の場合のシステムであるが、ロボット台数を制約するものではない。
図において、３０ａは無線通信装置であり、ロボット制御装置４ａと教示装置５ａ間の無線通信Ｃａを傍受する。同様に３０ｂは無線通信装置であり、ロボット制御装置４ｂと教示装置５ｂ間の無線通信Ｃｂを傍受する。３２はシリアルインターフェースでありロボット制御装置３ａ、３ｂとロボット制御信号の送受を行なう。このシリアルインターフェースはＥＩＡ／ＲＳ４８５通信規格準拠のインターフェースやフィールドネットワークなどである。

システム制御装置６は、ロボット制御装置４ａと教示装置５ａとの間の無線通信Ｃａを無線通信装置３０ａで傍受し、無線通信Ｃａに含まれる教示装置の非常停止スイッチ２３の接点開閉信号と事故診断結果信号に基づき、シリアルインターフェース３２を介してロボット制御信号を送出してロボット制御装置３ａのモータ駆動電源供給を投入および遮断する。
同様に、ロボット制御装置４ｂと教示装置５ｂとの間の無線通信Ｃｂを無線通信装置３０ｂで傍受し、無線通信Ｃｂに含まれる教示装置の非常停止スイッチの接点開閉信号と事故診断結果信号に基づき、シリアルインターフェース３２を介してロボット制御信号を送出してロボット制御装置３ｂのモータ駆動電源供給を投入および遮断する。

ロボット制御装置４ａと教示装置５ａ間の無線通信Ｃａは、特定の周波数帯域を複数の無線チャンネルに分割した内の１つの無線チャンネルを使用するが、複数のロボットが接近して配設されている場合は、各ロボットで使用する無線チャンネルを独立することで混信を防ぐことができる。そのため、システム制御装置６では複数の無線通信を傍受するため、無線チャンネルの異なる複数の無線通信装置をもつ。
このように、無線通信Ｃａ、Ｃｂがそれぞれ異なる無線チャンネルを使用し、システム制御装置６に複数の無線通信装置を備え、これを傍受することで、ロボット１、２間の無線通信Ｃａ、Ｃｂの混信が発生することが無い構成をしているので、混信検出より回復までの無駄時間がなくなるため、操作者の操作入力に対し遅れなく表示をすることができ、また非常停止操作より時間遅れなく駆動電源を遮断することができる。

無線通信によって、操作入力と表示を行なう教示装置をケーブルによる接続を無くし、ケーブルの取り扱いや取り回しの煩雑さより開放され、更には非常停止操作で確実にロボット本体の駆動電源を遮断できることより、数値制御工作機械という用途にも適用できる。

本発明の第１実施例を示すロボットシステムの構成図 本発明の第１実施例における第1のロボットとシステム制御装置のブロック図 本発明の第２実施例を示すロボットシステムの構成図

符号の説明

１ 第１のロボット
２ 第２のロボット
３ ロボット本体
４ ロボット制御装置
５ 教示装置
６ システム制御装置
１０ 電源
１１ 駆動電源制御部
１２ 駆動部
１３ 制御部
１４、２４、３０ 無線通信装置
２０ 表示部
２１ 操作部
２２ 制御部
２３ 非常停止スイッチ
２５ バッテリ
３１ 出力装置

Claims (4)

1. モータを駆動してロボット本体の動作制御を行なうロボット制御装置と、該ロボット制御装置と対をなし前記ロボットの動作を制御するための情報を無線通信で交換を行なう教示装置と、で構成されるロボットと、複数の前記ロボットと接続され前記ロボット本体の動作をロボット制御信号の入出力で制御を行なうシステム制御装置で構成されるロボットシステムにおいて、
   前記システム制御装置は、前記ロボット制御装置と前記教示装置との間の前記無線通信の傍受を行なう無線通信装置を備え、前記教示装置よりの前記モータの駆動電源遮断要因を検出したときは、前記ロボット制御信号に含まれる駆動電源遮断指令を前記ロボット制御装置へ出力することを特徴とするロボットシステム。
2. 前記システム制御装置は、複数の前記ロボット制御装置と前記教示装置との間の傍受を行なう複数の前記無線通信装置を備え、前記教示装置よりの前記モータの駆動電源遮断要因を検出したときは、該当する前記ロボット制御装置へ前記ロボット制御信号に含まれる駆動電源遮断指令を出力することを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記駆動電源遮断要因は、前記教示装置に備わる非常停止スイッチの押下と自己診断結果異常であることを特徴とする請求項１乃至２に記載のロボットシステム。
4. 前記無線通信装置は、前記無線通信の停止検出を行ない、前記無線通信が停止したときは前記ロボット制御装置へ前記ロボット制御信号に含まれる駆動電源遮断指令を出力することを特徴とする請求項１乃至２に記載のロボットシステム。
   

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