JP2005250815A

JP2005250815A - 自動機械システム

Info

Publication number: JP2005250815A
Application number: JP2004059925A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Handa; 博幸半田; Ryuichi Morita; 隆一守田; Michiharu Tanaka; 道春田中; Naoyuki Motomura; 直行元村; Kenji Matsukuma; 研司松熊; Seiichiro Okada; 誠一郎岡田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】コントローラと教示装置間の通信に異常があった場合、機構部を停止する安全性の高い自動機械システムを提供する。
【解決手段】１つ以上の駆動機構を備える機構部104と、機構部を駆動制御するコントローラ10と、機構部104を操作する教示装置11を備える自動機械システムにおいて、教示装置11は、コントローラ10と無線通信を行う教示装置通信部111と、教示装置通信部111の状態を監視する教示装置監視部112とを備え、コントローラ10は、教示装置11と無線通信を行うコントローラ通信部101と、コントローラ通信部101の状態を監視するコントローラ監視部102と、コントローラ通信部101にて教示装置11からの指令信号に基づいて機構部104を駆動する駆動部105とを備え、コントローラ監視部102が通信異常となった場合には、駆動部105を介して機構部104の移動を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動機械のコントローラと教示装置を無線通信を介して接続する自動機械システムに関する。

従来の自動機械の制御装置は、コントローラと教示装置が通信ケーブルによって接続されており、教示装置に送信するデータ内容の記憶および制御や接続状態の監視はコントローラ側で行っている。
図５において、１０４は複数のアクチュエータおよびリンクで構成された機構部、１０５は機構部のアクチュエータを駆動制御する駆動部、１０７は機構部の動作を制御する主制御部、５０１は教示装置に送信するデータを記憶部１０８から選択したり、教示装置に入力されたデータを主制御部１０７に伝えたり、記憶部１０８に記憶する教示制御部、５０２は教示装置から要求されたデータを送信したり、操作者によって教示装置に入力されたデータを教示制御部５０１へ伝える教示通信部、１０８は機構部を制御するために必要な教示データや各センサデータおよび設定パラメータなどを記憶した記憶部、１１３は操作者が要求したコントローラの情報を表示したり、操作者が入力した情報を呈示する表示部、１１４は操作者が機構部を操作するのに必要な操作キーや作業データを入力する作業キー、数値を入力する数値キー、文字を入力する文字入力キーなどから構成された操作入力部である。１１６は、教示装置の操作入力部の各キーの制御を行ったり、表示部の画面切り替えなどの制御を行う制御部である。

機構部を操作する場合、操作者が教示装置を把持して操作入力部のキー操作を行うと、操作内容は制御部１１６にてデータに変換され教示通信部５０２がそのデータを受信する。教示制御部５０１は、受信したデータの誤りがないかや通信異常がないかどうかをＣＲＣやタイマで検出し、データに誤りがない場合に主制御部１０７へデータを伝え、そのデータを記憶部１０８に記憶したり、動作パターンを生成して駆動部１０５を介して機構部１０４を動作させるようになっている。
このように、従来の自動機械の制御装置は、通信機能をコントローラが有し、通信内容の確認をコントローラ側のみで行うようにしている。
この他、無線を利用してデータ通信を行うような場合は、コントローラ側と教示装置側の双方にデータを送受信する通信部が必要になるが、電磁気など周囲外乱の影響を受けるためデータ通信中に通信切断または通信状況の悪化を生じた場合の対策が必要となる。

このようなデータ通信が中断した場合でも通信状況が回復すればデータ通信を自動に再開し、データ通信に関する信頼性の向上を図るものもある。（例えば、特許文献１参照）
図６において、６０１は無線通信手段であり通常の無線通信を行う手段を有している。無線通信不可手段６０２は、前記無線通信手段６０１が通信不可となったときに発せられる信号により通信不可を通知する信号を発生する手段である。通信時期生成手段６０３は前記無線通信不可通知手段６０２からの通知信号により通信を再開する時期を生成して、通信再開可否検査手段６０４に出力する。通信再開可否検査手段６０４は無線状況取得手段６０５を呼び出し、呼び出された前記無線状況取得手段６０５は無線伝送路の状況を取得して前記通信再開可否検査手段６０４に渡し、ここで通信再開を決めると、無線通信再開通知手段６０６に結果を出力する。この無線通信再開通知手段６０６は無線通信再開通知を無線通信再開指示手段６０７に渡し、この無線通信再開指示手段６０７が無線通信手段６０１に通信再開を指示して通信が再開される。
このように無線状況の悪化により無線通信が行えなくなったとき、どの時期に通信を再開するかを決定し、通信再開時期になったとき無線状況を取得して通信再開の可否を検査し、通信再開可能ならば無線通信手段に対して自動的にデータ通信の再開を指示して、データ通信を継続するのである。
特開平１０−２４３０５３号公報（第５頁、図１）

従来の自動機械の制御装置は、コントローラと教示装置の間の通信をコントローラ側で行っているため、一旦通信が切断されると教示装置から通信再開の操作を行うことができなくなるため、コントローラの電源を再投入し、初期化しなければならないという問題があった。
また、特許文献１で開示されているように、単にデータ通信のみであれば通信状況が悪化しても通信状況の回復を待ち、自動に通信を再開し、データの送受信を行うようにしても安全上の問題はないが、機構部を制御する情報機器(コントローラ)と情報機器を操作する端末(教示装置)間でデータ通信を行う場合、そのデータ内容に機構部の動作を伴う情報を含んでいると通信状況の悪化後に自動に再開する、即ち、機構部の動作指令情報が間欠に伝達されると操作者が意図したものとは異なったタイミングで機構部が動作するため、安全上の問題を有していた。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コントローラと教示装置間の通信に異常があった場合、機構部の動作を停止しする安全性の高い自動機械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。
本発明の請求項１記載の自動機械システムは、１つ以上の駆動機構を備える機構部と、前記機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムにおいて、前記教示装置は、前記コントローラと無線通信を行う教示装置通信部と、前記教示装置通信部の状態を監視する教示装置監視部とを備え、前記コントローラは、前記教示装置と無線通信を行うコントローラ通信部と、前記コントローラ通信部の状態を監視するコントローラ監視部と、前記コントローラ通信部にて前記教示装置からの指令信号に基づいて前記機構部を駆動する駆動部とを備え、前記コントローラ監視部が通信異常となった場合には、前記駆動部を介して前記機構部の移動を停止することを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載の自動機械システムは、前記コントローラ監視部は、前記教示装置通信部からの無線通信にて送信されるデータが前記コントローラ通信部を介して予め設定された時間内に受信できなかった場合には、前記機構部を駆動する駆動電源を遮断することを特徴とするものである。

本発明の請求項３記載の自動機械システムは、前記教示装置は、前記教示装置監視部で監視している前記教示装置通信部の通信状態を表示する表示部を備えることを特徴とするものである。
本発明の請求項４記載の自動機械システムは、前記コントローラ通信部は、前記コントローラ監視部が予め決められた回数で通信の再確立を前記教示装置に対して試みても通信を確立することができない場合、一旦通信を切断し再接続要求を前記教示装置通信部に発行することを特徴とするものである。

請求項１乃至４記載の発明によると、通信状態が悪化または通信不能の場合、機構部の動作を停止した後に通信を自動に再確立するため、操作者は安全に機構部の操作を行うことができるようになる。

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、本発明の自動機械の制御装置のブロック図である。
１０は、コントローラ、１１は、教示装置である。１０１は、教示装置とデータの送受信を行うコントローラ側のコントローラ通信部、１０２は前記コントローラ通信部の状態を監視するコントローラ側のコントローラ監視部、１０３は前記コントローラ通信部および前記コンとロータ監視部を制御する通信制御部、１０４は複数のアクチュエータおよびこれらのアクチュエータを接続したリンク機構によって構成された機構部、１０５は前記複数のアクチュエータに取り付けられた角度センサなどの信号を基にアクチュエータへ電力を供給する駆動部、１０６は前記駆動部への動作指令を生成する指令生成部、１０７は前記駆動部への動作指令生成を要求したり、コントローラの機能全体を統括制御する主制御部、１０８は前記主制御部が動作を制御するために必要な情報を記憶するコントローラ記憶部、１０９は外部装置にＩＯなどを介して指令を出力する出力部、１１０は前記通信制御部のデータを主制御部へ伝送したり、前記主制御部のデータを通信制御部へ伝送するインターフェース部である。

１１１は、コントローラとデータの送受信を行う教示装置側の通信部、１１２は前記通信部の状態を監視する教示装置側の監視部、１１３は操作者が要求した情報を文字や図や色などを用いて呈示する表示部、１１４は操作者が機構部１０４を操作するのに必要な操作キーや作業データを入力する作業キー、数値を入力する数値キー、文字を入力する文字入力キーなどから構成された操作入力部、１１５は通信部１１１を介して取得したコントローラの情報や教示装置の状態情報を記憶する教示装置記憶部、１１６は教示装置通信部１１１や教示装置監視部１１２、表示部１１３、操作入力部１１４、教示装置記憶部１１５を統括制御する制御部である。
通信に異常がない場合に機構部１０４を操作する場合、操作者が教示装置を把持して操作入力部１１４のキー操作を行うと、操作内容は制御部１１６にてデータに変換され教示装置通信部１１１を介してコントローラへデータとして送信される。コントローラ側のコントローラ通信部１０１は教示装置から送信されたデータを受信するとデータに誤りがないかどうかコントローラ監視部１０２にてＣＲＣで確認する。受信データに誤りがない場合、受信データは通信制御部１０３およびインターフェース部１１０を介して主制御部へと伝わる。受信データが動作命令の場合は、主制御部１０７で指令生成要求を指令生成部１０６に発行し、駆動部１０５を介して機構部１０４を動作させる。このとき機構部が動作しているかどうかは、指令生成部が把握している。また、受信データがコントローラの状態情報を要求する情報要求命令の場合、主制御部１０７はコントローラ記憶部１０８に記憶したコントローラの全データの中から要求されたデータを選択し、要求データのみをインターフェース部１１０および通信制御部１０３を介してコントローラ通信部１０１へ伝え、コントローラ通信部１０１は教示装置へと送信する。教示部側では要求データを教示装置通信部１１１で受信し、教示装置監視部１１２にてデータに誤りがないかどうかＣＲＣ確認する。データに誤りがない場合、データは制御部１１６へ伝えられ教示装置記憶部１１５に記憶するとともに、データを操作者の分かる文字や記号、図、色などに変換して表示部１１３で表示するようになっている。

図２は本発明の第２の実施例である。
１０１は、教示装置とデータの送受信を行うコントローラ側のコントローラ通信部、１０２は前記コントローラ通信部の状態を監視するコントローラ側のコントローラ監視部、１０３は前記コントローラ通信部および前記コントローラ監視部を制御する通信制御部、１０４は複数のアクチュエータおよびこれらのアクチュエータを接続したリンク機構によって構成された機構部、１０５は前記複数のアクチュエータに取り付けられた角度センサなどの信号を基にアクチュエータへ電力を供給する駆動部、１０５ａは駆動部１０５が機構部１０４の図示しないアクチュエータに供給する電力をＯＮまたはＯＦＦするリレー、１０６は前記駆動部への動作指令を生成する指令生成部、１０７は前記駆動部への動作指令生成を要求したり、コントローラの機能全体を統括制御する主制御部、１０８は前記主制御部が動作を制御するために必要な情報を記憶するコントローラ記憶部、１０９は外部装置にＩＯなどを介して指令を出力する出力部、１１０は前記通信制御部のデータを主制御部へ伝送したり、前記主制御部のデータを通信制御部へ伝送するインターフェース部である。

この実施例では、リレー１０５ａは主制御部１０７によってＯＮまたはＯＦＦを制御されているが、コントローラ監視部１０２や通信制御部１０３がリレー１０５ａのＯＮまたはＯＦＦを制御しても良いし、リレー１０５ａが駆動部１０５への電力をＯＮまたはＯＦＦするように配置しても良いが、機構部のアクチュエータにブレーキを有している場合、リレーと連動してブレーキのＯＮまたはＯＦＦも制御できるようになっていることが望ましい。

１１１は、コントローラとデータの送受信を行う教示装置側の教示装置通信部、１１２は前記教示装置通信部の状態を監視する教示装置側の教示装置監視部、１１３は操作者が要求した情報を文字や図や色などを用いて呈示する表示部、１１４は操作者が機構部１０４を操作するのに必要な操作キーや作業データを入力する作業キー、数値を入力する数値キー、文字を入力する文字入力キーなどから構成された操作入力部、１１５は教示装置通信部１１１を介して取得したコントローラの情報や教示装置の状態情報を記憶する教示装置記憶部、１１６は教示装置通信部１１１や教示装置監視部１１２、表示部１１３、操作入力部１１４、教示装置記憶部１１５を統括制御する制御部である。

通信に異常がない場合に機構部１０４を操作する場合、操作者が教示装置を把持して操作入力部１１４のキー操作を行うと、操作内容は制御部１１６にてデータに変換され教示装置通信部１１１を介してコントローラへデータとして送信される。コントローラ側のコントローラ通信部１０１は教示装置から送信されたデータを受信するとデータに誤りがないかどうかコントローラ監視部１０２にてＣＲＣで確認する。受信データに誤りがない場合、受信データは通信制御部１０３およびインターフェース部１１０を介して主制御部へと伝わる。受信データが動作命令の場合は、主制御部１０７で指令生成要求を指令生成部１０６に発行し、駆動部１０５を介して機構部１０４を動作させる。このとき機構部が動作しているかどうかは、指令生成部が把握している。

また、受信データがコントローラの状態情報を要求する情報要求命令の場合、主制御部１０７はコントローラ記憶部１０８に記憶したコントローラの全データの中から要求されたデータを選択し、要求データのみをインターフェース部１１０および通信制御部１０３を介してコントローラ通信部１０１へ伝え、コントローラ通信部１０１は教示装置へと送信する。教示部側では要求データを教示装置通信部１１１で受信し、教示装置監視部１１２にてデータに誤りがないかどうかＣＲＣ確認する。データに誤りがない場合、データは制御部１１６へ伝えられ教示装置記憶部１１５に記憶するとともに、データを操作者の分かる文字や記号、図、色などに変換して表示部１１３で表示するようになっている。

次に、図３を用いて動作の流れを説明する。
Ｓｔｅｐ３０１にて通信に異常がない場合、即ちコントローラ監視部１０２、教示装置監視部１１２にて通信データのＣＲＣ確認やタイマ検出で通信異常を検出しなかった場合、Ｓｔｅｐ３０１にて教示装置からの要求コマンドの受信を開始する。
正常にコマンドの受信が完了した場合、Ｓｔｅｐ３０４にてコマンドを実行して、操作者の所望の情報を得たり、機構部１０４の動作を実行して、Ｓｔｅｐ３０５にて教示部にステータスを返信する。教示部に返信するステータス情報には、操作者が要求した動作状況情報や内部パラメータ情報などを含んでいる。
Ｓｔｅｐ３０３にて正常にコマンド受信が完了しなかった場合、再度Ｓｔｅｐ３０１にて通信確認を行う。Ｓｔｅｐ３０１にて、通信に異常があった場合、即ちコントローラ監視部１０２、教示装置監視部１１２にて通信データのＣＲＣ確認やタイマ検出で通信異常を検出した場合、先ずＳｔｅｐ３０６にて現在の状態が教示モードであるかどうか確認する。

Ｓｔｅｐ３０６にて状態が教示モード以外であればＳｔｅｐ３１０にて通信の確立要求を行い、教示モードであればＳｔｅｐ３０７にて機構部が動作中かどうか判断する。このとき機構部が動作中かどうかは、コントローラ記憶部１０８が指令生成部１０６から得た動作状態情報を有しており、動作中であれば主制御部１０７がＳｔｅｐ３０８にて指令生成部１０６に動作の停止命令を発行したり、指令生成部１０６に動作の停止命令を発行するとともにリレー１０５ａを切断することで機構部１０４の動作を停止する。機構部１０４の動作が停止するとＳｔｅｐ３０９にて図示しないコントローラの表示部に動作を停止した内容を文字や光の点灯／点滅などで表示した後、Ｓｔｅｐ３１０にて通信の確立要求を行う。通信確立要求後Ｓｔｅｐ３１１にて通信確立が確認された場合、再度Ｓｔｅｐ１に戻って操作者の要求コマンドを処理するようになっており、通信が確立できなかった場合、Ｓｔｅｐ３１２にて通信に異常がある内容を図示しないコントローラの表示部にて文字や光の点灯／点滅などで表示するとともに、教示装置の表示部１１３にも通信異常である内容を表示して操作者に知らせるようになっている。

次に、図４を用いて通信に異常があった場合を図３のＳｔｅｐ３１０の通信確立要求からＳｔｅｐ３１１の通信確立までの通信再確立処理の流れを説明する。
コントローラ監視部１０２、教示装置監視部１１２にて通信データのＣＲＣ確認で通信異常を検出すると、Ｓｔｅｐ４０１にて再度送信（通信トライ）を試みる。再度送信を行った結果、データを送信できた場合はコントローラに記憶した表示画面データを教示部に送信し表示部の画面をリフレッシュ（Ｓｔｅｐ４０２）することで操作者は最新のコントローラのデータを閲覧することができる。

Ｓｔｅｐ４０１にて通信トライに失敗した場合、Ｓｔｅｐ４０３にて通信トライ回数を確認し、予め設定した回数（Ｎ）に達しない場合、再度Ｓｔｅｐ４０１にて通信トライを行う。Ｓｔｅｐ４０３にて通信トライ回数がＮ回に達した場合、Ｓｔｅｐ４０４にて一旦通信を切断する。通信を切断した後、Ｓｔｅｐ４０５にて予め設定された時間ｔｗ以上待った後、Ｓｔｅｐ４０６にて前回通信が確立していた通信チャンネル用いて教示装置からコントローラの呼び出しを行う。教示装置がコントローラからの応答を受信した場合、通信が確立したことになり、データ要求や動作データの送信を行い、Ｓｔｅｐ４０２で教示装置の表示部画面を再表示する。
これに対し、Ｓｔｅｐ４０６にて教示装置からコントローラの呼び出しを行っても、コントローラから応答を受信できない場合、即ち通信が確立しなかった場合は、Ｓｔｅｐ４０７にて通信確立トライ回数を確認し、予め設定した回数（Ｍ）に達しない場合、再度Ｓｔｅｐ４０６にて通信確立を試みる。Ｓｔｅｐ４０７にて通信確立トライ回数がＭ回に達した場合、通信を諦めてＳｔｅｐ４０８にて教示装置の表示部でエラーを表示するようになっている。
このように通信に異常があった場合でも送信トライおよび通信確立を自動に試みることで通信を再開できるようになり、機構部１０４の操作中以外には操作者からはあたかも通信に異常がなかったかのように操作を継続することができる。

本発明は、無線通信を利用した産業機器を制御するコントローラおよび教示装置に利用できる。

本発明の第１の実施例を示す自動機械の制御装置を示すブロック図本発明の第２の実施例を示す自動機械の制御装置を示すブロック図本発明の動作の流れを示すフローチャート本発明の通信再確立処理の流れを示すフローチャート従来の自動機械の制御装置を示すブロック図従来の自動機械の通信装置を示すブロック図

符号の説明

１０コントローラ
１１教示装置
１０１コントローラ通信部
１０２コントローラ監視部
１０３通信制御部
１０４機構部
１０５駆動部
１０５ａリレー
１０６指令生成部
１０７主制御部
１０８コントローラ記憶部
１０９出力部
１１０インターフェース部
１１１教示装置通信部
１１２教示装置監視部
１１３表示部
１１４操作入力部
１１５教示装置記憶部
１１６制御部
５０１教示制御部
５０２教示通信部
６０１無線通信手段
６０２無線通信不可通知手段
６０３通信時期生成手段
６０４通信再開可否検査手段
６０５無線状況取得手段
６０６無線通信再開通知手段
６０７無線通信再開指示手段

Claims

１つ以上の駆動機構を備える機構部と、前記機構部を駆動制御するコントローラと、前記機構部を操作する教示装置を備える自動機械システムにおいて、
前記教示装置は、
前記コントローラと無線通信を行う教示装置通信部と、
前記教示装置通信部の状態を監視する教示装置監視部とを備え、
前記コントローラは、
前記教示装置と無線通信を行うコントローラ通信部と、
前記コントローラ通信部の状態を監視するコントローラ監視部と、
前記コントローラ通信部にて前記教示装置からの指令信号に基づいて前記機構部を駆動する駆動部とを備え、
前記コントローラ監視部が通信異常となった場合には、前記駆動部を介して前記機構部の移動を停止することを特徴とする自動機械システム。
前記コントローラ監視部は、前記教示装置通信部からの無線通信にて送信されるデータが前記コントローラ通信部を介して予め設定された時間内に受信できなかった場合には、
前記機構部を駆動する駆動電源を遮断することを特徴とする請求項１記載の自動機械システム。
前記教示装置は、前記教示装置監視部で監視している前記教示装置通信部の通信状態を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１乃至２記載の自動機械システム。
前記コントローラ通信部は、前記コントローラ監視部が予め決められた回数で通信の再確立を前記教示装置に対して試みても通信を確立することができない場合、一旦通信を切断し再接続要求を前記教示装置通信部に発行することを特徴とする請求項１乃至３記載の自動機械システム。