JP2006051548A - サーボツール切離し／結合方法及びロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サーボツールの切離し／結合に要する実質的な時間を短くして、ロボットの作業効率を向上させる。
【解決手段】 サーボツールの切離し位置への移動指令を出力(A1)。この移動の間、サーボツールのアンプへ停止指令の出力、動力線・信号線の断線エラーの無効化処理、サーボパラメータの無効化処理を開始する(A2)。電力供給停止を確認する(A3)。断線エラーの無効化処理、サーボパラメータの無効化処理の終了を確認する(A4)。ロボットが切離し位置に到達すると(A5)、サーボツールの機械的切離し処理を実行する(A6)。サーボツールの結合時も、機械的結合後の次の移動中に結合に必要なソフトウェア処理を実行する。ロボット移動中にサーボツールの切離し／結合に必要なソフトウェア処理がなされるから、サーボツールの切離し／結合処理が短い時間で行われ、ロボットの作業効率を向上させる。
【選択図】 図２

Description

サーボモータ駆動方式のサーボツールをロボットアーム先端に取り付けたロボットにおいて、該サーボツールの切離し、結合方法及び、該方法を実施するロボット制御装置に関する。

ロボットアームの先端に取り付けられるツールには、溶接ガンやハンドなどサーボモータで駆動されるサーボモータ駆動方式のサーボツールがある。このようなサーボツールは、ロボット制御装置によりロボットと共に制御される。このサーボツールをロボットのアーム先端に設けたツール着脱部に対して自動交換する際、サーボツールの機械的な切離し／結合、及びモータの電気的切離し／接続に伴うソフト処理が必要である。従来、サーボツールの機械的な切離し及びモータの電気的切離しに伴う、動力線・信号線の断線エラーの無効化、モータの停止の確認、サーボパラメータの無効化処理等のソフトウェア処理は、サーボツールの機械的切離し位置にて行われている。又、サーボツールの機械的な結合及びモータの電気的接続に伴う、動力線・信号線の断線エラーの有効化、モータの起動確認、サーボパラメータの有効化処理等のソフトウェア処理はサーボツールの結合位置にて行われている。

従来のサーボツールの自動交換に伴うサーボツールの切離し方法では、機械的な切離しとモータの電気的接続の切離しに伴うソフトウェア処理とを同じ位置で行うため、サーボツールの切離しの際、ロボットの停止時間が長くなるという問題がある。又、従来のサーボツール結合方法では、機械的な結合とモータの電気的接続に伴うソフトウェア処理とを同じ位置で行うため、サーボツールの結合の際、ロボットの停止時間が長くなる。このため、ロボットによる生産時間が短縮され、作業効率を悪くするという問題がある。

そこで、本発明の目的は、サーボツールの切離し／結合に要する実質的な時間を短くして、ロボットの作業効率を向上させることにある。

本願請求項１に係る発明は、ロボット制御装置によりロボットと共に制御されるサーボモータ駆動方式のサーボツールを、前記ロボットのアーム先端に設けたツール着脱部に対し自動交換する際、交換前のサーボツールを前記ツール着脱部より切離すためのサーボツール切離し方法において、前記ツール着脱部に前記サーボツールが取付けられているロボットにサーボツール切離し位置への移動を開始させる段階と、該ロボット移動中に前記サーボツールを駆動するサーボモータの動力線及び信号線の切離しによる断線エラーを無効化する処理を実行すると共に前記サーボツールのサーボモータの制御を無効化する処理を実行する段階と、前記ロボットが前記切離し位置に到達後、前記サーボツールを前記ツール着脱部から機械的に切離す段階とを備えることを特徴とするサーボツール切離し方法である。

又、請求項２に係る発明は、ロボット制御装置によりロボットと共に制御されるサーボモータ駆動方式のサーボツールを、前記ロボットのアーム先端に設けたツール着脱部に対し自動交換する際、新たに装着されるサーボツールを前記ツール着脱部に結合するためのサーボツール結合方法において、前記ツール着脱部に何も取付けられていない状態の前記ロボットにサーボツール結合位置への移動を実行する段階と、前記ロボットが前記結合位置に到達後、前記新たに結合するサーボツールを前記ツール着脱部に機械的に装着する段階と、前記結合完了直後の移動予定位置へ前記ロボットの移動を開始させる段階と、前記移動予定位置への前記ロボット移動中に前記サーボツールのサーボモータの制御を有効化する処理を実行すると共に前記サーボツールを駆動するサーボモータの動力線及び信号線の断線エラーを有効化する段階とを備えることを特徴とするサーボツール結合方法である。

請求項３に係る発明は、上述した請求項１に係る発明のサーボツール切離し方法の実行を制御するロボット制御装置である。又、請求項４に係る発明は、請求項２に係る発明のサーボツール結合方法の実行を制御するロボット制御装置である。

サーボツールの切離し／結合のためにロボットが移動している間に、サーボツールの切離し／結合のために必要なソフトウェア処理が実行されることにより、サーボツールの切離し／結合の処理動作のために専有される時間が短くなり、ロボットの作業効率を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施形態のサーボツール切離し／結合方法を実施するロボットシステムの概要図である。符号１は、ロボット機構部であり、該ロボット機構部１はロボット制御装置２によって駆動制御される。ロボット機構部１のアーム先端には、サーボツールを自動交換するためのツール着脱装置３が設けられている。
サーボツール１０は、このツール着脱装置３によって、ロボット機構部１のアーム先端に取り付けられるようになっている。

サーボツール１０は、ツール４と該ツール４を駆動するサーボモータ５と該サーボモータ５の回転位置、速度を検出しサーボツールの可動部の移動位置、速度を検出する位置・速度検出器６を備えている。このサーボツール１０は、ツール着脱装置３に機械的に結合されて取り付けられている。又、サーボモータ５は動力線７が接続され、ロボット制御装置２から該動力線７を介して電力が供給されて駆動される。位置・速度検出器６も信号線８でロボット制御装置２と接続され、ロボット制御装置２は、サーボモータ５の回転位置、速度を検出できるようになっている。即ち、ロボット制御装置２は、ロボット機構部１における各関節軸のサーボモータ５を駆動制御する場合と同様に、サーボツール１０のサーボモータ５も制御するもので、該サーボモータへの移動指令に対して位置・速度検出器６で検出された位置、速度のフィードバックに基づいて、位置ループ制御処理、速度ループ制御処理さらには、電流ループ処理を行ってサーボモータ５を駆動制御する。

サーボツール１０を交換するときは、ツール着脱装置３に取り付けられたサーボツールを機械的に切離し、又、サーボモータ５や位置・速度検出器６と動力線７、信号線８の電気的接続を切離し、新たなサーボツールを取り付けることになる。このサーボツール１０の取り外し時には、サーボモータ５と動力線７、位置・速度検出器６と信号線８の接続が切離されることから、ロボット制御装置２には断線エラーが発生することになる。そのため、この断線エラーを無効化する処理が、サーボツール１０をツール着脱装置３から切離すときに実行される。又、サーボモータ５と動力線７の接続を切離すことから、サーボモータ５のアンプに対して停止指令の信号（動力線７への電力供給を行うスイッチをオフにする信号）を出力し、センサ等で該動力線７への電力供給が停止されたことを確認して、サーボモータ５と動力線７の電気的接続を切離している。さらには、サーボモータ５を駆動制御するために、ロボット制御装置２の記憶手段に設定記憶されているサーボゲインやトルク限界値等のサーボパラメータをクリアし無効化して、サーボモータ５の制御を無効化する処理がなされる。

従来、この断線エラーを無効化する処理及びサーボモータ５への電力供給を停止し、サーボパラメータの記憶値をクリアして無効化する等のサーボモータ制御を無効化する処理が、サーボツール１０をツール着脱装置３から機械的に切離す位置にロボットを位置決めして、該位置で実施されていた。

又、新たなサーボツール１０をツール着脱装置３に取り付けるときにも、このサーボツール１０を機械的にツール着脱装置３に取り付ける作業と共に、動力線７・信号線８の断線エラーを有効化する処理及びサーボアンプへの電力供給の指令し、かつ、電力供給を確認し、新たなサーボツール１０に対応するサーボパラメータを設定し、サーボモータ制御を有効化する処理が必要であり、これらの処理も、サーボツール１０をツール着脱装置３に機械的に結合する位置にロボットを移動させた後に実施されている。

従来は、サーボツール１０のツール着脱装置３への切離し／結合の際に、この切離し／結合に伴う、ソフトウェア処理もサーボツール切離し／結合の位置で実施されており、サーボツール１０の切離し／結合に時間を要していた。

そこで、本発明は、サーボツール切離し／結合に伴う、ソフトウェア処理をロボットがサーボツール切離し／結合のために移動する間に、ソフトウェア処理を実行し、サーボツール切離し／結合のための動作処理時間を短くするようにしたものである。

図２は、本実施形態におけるロボット制御装置２のプロセッサが実施するサーボツール切離し処理のフローチャートである。
サーボツール切離し指令が入力されると、ロボット制御装置２のプロセッサは、まず、サーボツール１０の切離しを実施する架台上方にロボットアーム先端のサーボツール（ロボット制御点であるＴＣＰ）１０を移動させる指令を出力し、ロボット駆動する（ステップＡ１）。そして、サーボアンプに停止指令を出力すると共に、動力線・信号線の断線エラーの無効化処理を開始する。更にサーボパラメータの記憶値をクリアして無効化してサーボツール１０のサーボモータ５の制御を無効化する処理を開始する（ステップＡ２）。

そして、動力線７への電力供給が停止しているかをセンサ等により確認し（ステップＡ３）、電力供給が停止していれば、断線エラーの無効化処理、サーボパラメータの無効化処理が終了したか判断し（ステップＡ４）、断線エラー、サーボパラメータの無効化処理が終了していることを確認して、ロボットがサーボツール切離し位置に位置決め完了か判断し（ステップＡ５）、ロボットがこのサーボツール切離し位置に到達すると、サーボツールの機械的切離し処理を実行する（ステップＡ６）。

こうして、サーボツール１０の切離し処理は終了する。その後、ロボットは次の動作位置へと移動される。
ロボットがサーボツール切離し位置に移動する間は、サーボツール１０は使用されない状態であることから、この移動の間に、サーボツール１０を切離すためのソフトウェア処理である、動力線、信号線の断線エラー無効化処理、電力供給停止とその確認及びサーボパラメータの無効化処理（記憶のクリア）によるサーボモータ５の制御の無効化を実施することにより、ロボットが切離し位置に到達し、該位置での処理は機械的切離し処理のみを実行することにより、サーボツールの切離し作業の要する時間を短縮するようにしたものである。

図３は、サーボツール１０をツール着脱装置３に取り付けるときの処理のフローチャートである。
サーボツール１０の取り付け指令が入力されるとロボット制御装置２のプロセッサは、図３の処理を開始する。

まず、ロボットアーム先端のサーボツール（ロボット制御点のＴＣＰ）１０を架台上方にサーボツール結合位置に移動させる指令を出力し、ロボット機構部１の各軸サーボモータを駆動する（ステップＢ１）。そして結合位置に到達すると（ステップＢ２）、サーボツール１０の機械的結合処理を実行する（ステップＢ３）。機械的結合処理が終了した後、次の移動予定位置への指令を出力しロボットを次の位置へ移動させる（ステップＢ４）。そして、サーボアンプへは起動指令を出力し、動力線に電力を供給するスイッチをオンとさせ、さらに、サーボツール切離し時に無効化されていた動力線、信号線の断線エラーの有効化処理を開始すると共に、クリアされることによって無効化されていたサーボパラメータを、新たに取り付けたサーボツール１０に対する値を設定する有効化処理を開始する（ステップＢ５）。

そして、サーボアンプが起動しているかを確認する。即ち、動力線７に電力が供給されているかをセンサによって検出し確認する（ステップＢ６）。又、断線エラー及びサーボパラメータの有効化処理が終了したか判断し（ステップＢ７）、この有効化処理が終了していれば、移動予定位置に達したか確認し（ステップＢ８）、達していれば以降の動作プログラムの実行を開始し（ステップＢ９）、このサーボツール結合処理を終了する。

このサーボツール１０の結合においても、サーボツール１０をツール着脱装置３に機械的に取り付けた後、次の移動予定位置へのロボットを駆動している間は、サーボツール１０のサーボモータ５は駆動されることはないから、この間にサーボツール結合に伴い発生する、サーボアンプの起動状態、動力線、信号線の断線エラーの有効化処理、サーボパラメータの有効化処理等のソフトウェア処理を実行する。このソフトウェア処理とロボットの移動が並行して実行されることになるから、サーボツール結合動作処理に要する時間を短くして、ロボットが実行する作業時間を増大させて、ロボットの作業効率を向上させるものである。

本発明の一実施形態のサーボツール切離し／結合方法を実施するロボットシステムの概要図である。 同実施形態におけるサーボツール切離し処理のフローチャートである。 同実施形態におけるサーボツール結合処理のフローチャートである。

符号の説明

１ ロボット機構部
２ ロボット制御装置
３ ツール着脱装置
４ ツール
５ サーボモータ
６ 位置・速度検出器
７ 動力線
８ 信号線
１０ サーボツール

Claims (4)

1. ロボット制御装置によりロボットと共に制御されるサーボモータ駆動方式のサーボツールを、前記ロボットのアーム先端に設けたツール着脱部に対し自動交換する際、交換前のサーボツールを前記ツール着脱部より切離すためのサーボツール切離し方法において、
   前記ツール着脱部に前記サーボツールが取付けられているロボットにサーボツール切離し位置への移動を開始させる段階と、
   該ロボット移動中に前記サーボツールを駆動するサーボモータの動力線及び信号線の切離しによる断線エラーを無効化する処理を実行すると共に前記サーボツールのサーボモータの制御を無効化する処理を実行する段階と、
   前記ロボットが前記切離し位置に到達後、前記サーボツールを前記ツール着脱部から機械的に切離す段階と、
   を備えることを特徴とするサーボツール切離し方法。
2. ロボット制御装置によりロボットと共に制御されるサーボモータ駆動方式のサーボツールを、前記ロボットのアーム先端に設けたツール着脱部に対し自動交換する際、新たに装着されるサーボツールを前記ツール着脱部に結合するためのサーボツール結合方法において、
   前記ツール着脱部に何も取付けられていない状態の前記ロボットにサーボツール結合位置への移動を実行する段階と、
   前記ロボットが前記結合位置に到達後、前記新たに結合するサーボツールを前記ツール着脱部に機械的に装着する段階と、
   前記結合完了直後の移動予定位置へ前記ロボットの移動を開始させる段階と、
   前記移動予定位置への前記ロボット移動中に前記サーボツールのサーボモータの制御を有効化する処理を実行すると共に前記サーボツールを駆動するサーボモータの動力線及び信号線の断線エラーを有効化する段階と、
   を備えることを特徴とするサーボツール結合方法。
3. 請求項１に記載のサーボツール切離し方法の実行を制御するロボット制御装置。
4. 請求項２に記載のサーボツール結合方法の実行を制御するロボット制御装置。
   

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