JP2006260434A

JP2006260434A - 制御装置

Info

Publication number: JP2006260434A
Application number: JP2005080041A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yasuda; 賢一安田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】ロボットや工作機械などの遠隔診断を実施する際に、データを一時的に記憶する特別な装置を必要とせずに、通信回線の負荷の増大を回避しながら高サンプリングのデータを送信する。
【解決手段】送信条件設定部１０５と、送信命令追加部１０４を備え、主制御部１０２に送信命令実行部１０７を備え、さらにサーボ演算部１０１に送信データ作成部１０８と、通信部１０３にバッファメモリ１０９をそれぞれ備え、教示プログラム１０６に指定した条件でデータ送信開始と停止命令を追加し、実行できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットや工作機械などの機器の診断を行う目的で稼働データを送信する制御装置に関する。

近年では工場の製造ラインで多くのロボットや工作機械などが稼働し、搬送や溶接、組み立てなどの製造工程の自動化や省人化が進んでいる。このようなロボットや工作機械のうち、１台でもトラブルが発生すれば製造ラインの停止を余儀なくされ製造コストや後工程に大きな悪影響を及ぼしてしまう。特にロボットや工作機械自体に起因するトラブルはその工場の作業者のみでは対処が難しい場合が多い。こうした場合、機器が設置されている場所とは離れた場所でこれらの機器のメンテナンスや故障診断、異常検出が行うことができれば、メンテナンス技術者が機器の設置場所まで行かずとも様々な診断や処置が可能となる。
このような遠隔診断を行う場合、従来の制御装置では図４のように機器の制御装置から通信回線を介して、診断などを行う遠隔地のコンピュータに電子メールやデータを送信し、モニタリングを行っていた（例えば、特許文献１、２参照）。また、制御装置側に機器の稼働データを記憶したり、制御装置の状態を判断したりするコンピュータを設置し、このコンピュータを通信回線に接続して診断データを遠隔地に送信するものもあった（例えば、特許文献３参照）。
これらの制御装置は、工場の生産ラインを一旦止め特別な動作によって診断を行うのではなく、通常運転中に機器を常時監視しながら診断するものである。

特開２００２−１３２３２２号公報（図１）特開２００４−２３０５０８号公報（図１）特開２００２−２８７８１６号公報（図１）

特許文献１にて開示されている従来の制御装置は、故障発生時にその状況を指定した電子メールアドレスに配信している。しかし、電子メールはトラブル発生を知らせるという目的には十分であるが、詳細な診断を実施するには情報量が少ないといった問題があった。
また、特許文献２にて開示されている従来の制御装置は、機器が設置されている工場の作業者が機器を操作するための操作ペンダントに表示されている表示データをイーサネット（登録商標）などの通信回線を使って遠隔地のコンピュータに送信し、遠隔地でも操作ペンダントを操作可能にしたものである。
しかしながら、表示データのデータ送信を常時行っており、ロボットや工作機械が停止している間にも送信しているため、通信の無駄が多く通信回線の負荷が大きいといった問題があった。また、一般的に操作ペンダントは詳細な診断を実施するには情報量が少ないといった問題もあった。さらに、故障が発生した時に機器を設置している工場側の作業者が制御装置の電源を遮断してしまうと診断が不可能になるといった問題もあった。
特許文献３にて開示されている従来の制御装置は、ロボットや工作機械など制御対象の稼働データを取得するためのコンピュータを別途接続する必要があり、設置コストが増大するといった問題があった。
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、制御装置側に特別なコンピュータなどの機器を設置することなく、詳細な診断を可能とする機器の稼働データを遠隔地に送信するとともに通信回線の負荷を軽減することができる制御装置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、電動機を含む制御対象の状態に応じて前記電動機の駆動指令を生成するサーボ演算部と、前記制御対象の動作などを記述した教示プログラムを実行して前記サーボ演算部に動作指令を送る主制御部と、前記制御対象の稼働データを通信回線を介して外部のコンピュータに送信する通信部とを備えた制御装置において、前記主制御部は、前記教示プログラムに含まれる送信命令を実行する送信命令実行部を備え、前記サーボ演算部は、前記送信命令に応じて送信データを作成する送信データ作成部を備え、前記教示プログラムに前記外部のコンピュータへの前記稼働データの送信を開始する命令および送信を停止する命令を追加する送信命令追加部と、前記送信命令追加部に接続され前記送信の条件を設定する送信条件設定部とを備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記通信部は、前記稼働データを逐次更新しながら記憶していくバッファメモリを備え、同時に前記バッファメモリに一時的に記憶された前記送信データを逐次送信することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記送信条件設定部は、少なくとも前記稼働データのサンプリング間隔と、送信データとして送信する項目とからなる前記送信条件を少なくとも１つ設定することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記送信命令追加部は、選択された前記送信条件または前記送信条件の項目を前記送信命令に付加することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、前記送信条件設定部は、前記制御装置内部の検出信号または前記制御装置外部から入力した検出信号によって送信を停止するか否かを設定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によると、通常運転中に常時監視を行う遠隔診断システムであっても、データ送信は必要な時のみ行うことが可能となるので、機器の稼働データを遠隔地に送信する際に通信回線の負荷を軽減することができる。
請求項２に記載の発明によると、送信データの記憶領域を増加させることなく短いサンプリング間隔にてデータを送信できるので、より詳細な診断が可能となる。また、データを記憶するために、制御装置に特別な装置を付加する必要がない。さらに、故障発生後に制御装置の電源を落としても診断に必要なデータは既に遠隔地のコンピュータに記憶されているので、診断を実施することが可能となる。
請求項３および４に記載の発明によると、診断目的に応じた最適な状態量を選択することができ、複数の送信条件によってデータ送信を行うことができるので、複数種類の診断方法に対応可能であり、効率的かつ詳細な診断が可能となる。
請求項５に記載の発明によると、制御装置内部のアラームや、ロボット以外の周辺機器の異常検出信号などの入力信号によってデータ送信を自動的に停止することができるので、通信回線の負荷を軽減できる。

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、本発明の制御装置の構成図である。本実施例ではロボット制御装置を例として述べる。図において１はロボット制御装置であり、制御対象となるロボット２を制御する。その際、予め記憶された教示プログラム１０６を主制御部１０２にて解釈し、教示プログラム１０６に記述された命令を実行する。そしてその命令に応じてロボット２の各関節のモータへの指令をサーボ演算部１０１へ送り、サーボ演算を行ってロボット２を駆動している。診断を行う時は、サーボ演算部１０１または主制御部１０２で演算されているロボットの操作量や状態量などの稼働データを通信部１０３によって送信する。通信部１０３には予め送信先のＩＰアドレスが指定されており、通信回線４を介して遠隔地に設置された診断用コンピュータ３にデータを送信する。

本発明が特許文献１〜３と異なる部分は、ロボット制御装置１に送信命令追加部１０４と送信条件設定部１０５、送信命令実行部１０７、送信データ作成部１０８、バッファメモリ１０９を備えた部分であり、教示プログラム１０６に送信開始および停止命令を追加し、必要な時だけ診断に必要な詳細なデータを診断用コンピュータ３に送信するようにしたものである。

まず送信条件設定部１０５で、診断内容に応じて稼動データのサンプリング時間や送信するデータの種類などからなる送信条件を設定する。そしてロボット２が作業工程で実際に行う作業内容を記述した教示プログラム１０６の中に、送信命令追加部１０４で送信開始命令および送信停止命令を追加する。ここで、送信開始命令には送信条件設定部１０５で設定した送信条件のうち、適切なものを付加しておく。

図２に教示プログラム１０６の例を示す。実際の教示プログラムはいくつかのサブプログラムをコールしながら実行していくことが多い。図２はこのサブプログラムの一例であり、ロボット２のある動作をMOV命令という移動命令で記述したものである。ここで、図２（ａ）に示す教示プログラム１０６ａの例ではサブプログラムの最初と最後にデータ送信開始命令TRACE ON（01行目）と停止命令TRACE OFF（07行目）を追加している。
またデータ送信開始命令には送信条件設定部１０５で設定した複数の送信条件のうち、条件番号１(CND=1)を指定している。
一方、図２（ｂ）に示す教示プログラム１０６ｂの例でも同様にデータ送信開始命令TRACE ON（01行目）と停止命令TRACE OFF（07行目）を追加しているが、図で示しているように送信条件として、個々の条件項目（データサンプリング時間、送信するデータ種類など）を変数を使ってデータ送信開始命令に付加している。条件項目は変数を使って指定することもできるし、直接に値を指定することもできる。
このようにすることで、データ送信開始命令TRACE ONから停止命令TRACE OFFでMOV命令を実行している場合にのみ、指定した条件にてデータ送信を行い、ロボット２の停止中などはデータ送信しないので通信回線の負荷を増大させることがない。ここでは、送信条件をデータ送信開始命令TRACE ONに付加しているが、デフォルトで設定された送信条件でデータ送信を行う場合などは、必ずしもデータ送信開始命令TRACE ONに条件を付加する必要はない。

実際に教示プログラム１０６が実行される時の動作を再び図１を用いて説明する。図１において、主制御部１０２で教示プログラム１０６が解釈され命令が実行されるが、送信開始命令が読み込まれると送信命令実行部１０７が起動され、まず指定された送信条件がサーボ演算部１０１に送られ送信データ作成部１０８の初期化が行われる。次に送信データ作成部１０８にてサーボ演算部１０１におけるロボット２の操作量や状態量など送信条件で指定されたデータが送信用データとして作成される。ここで作成された送信データが主制御部１０２の送信命令実行部１０７に渡され、通信部１０３のバッファメモリ１０９に記憶される。ここでバッファメモリ１０９はリングバッファとなっており、主制御部１０２からのデータ書き込み処理と通信部１０３の送信処理が同時に行われる。

このような実施の形態によれば、教示プログラム１０６中に含まれた送信開始や停止命令によってデータ送信を行うので、ロボット２が製造ラインの前工程の部品供給を待っている間のようにロボット２が停止しておりデータ送信する必要がない時には送信を行わない。このようにロボット２が動作している時のみ送信することが可能となるので、通信回線４の負荷の増大を回避することができるようになる。また、トラブル発生時にロボットのメンテナンス技術者がその状況を遠隔地にて把握するには多くの情報が必要となる場合が多いが、本発明では必要な時のみデータ送信して通信回線４の負荷を低減しているので、その分、詳細なデータを送信することが可能である。またバッファメモリ１０９によってデータ書き込みと送信を同時に行うので、送信データのための記憶領域を増加させることなく、サンプリング間隔の短い、サーボ演算部１０１の詳細なデータを遠隔地の診断用コンピュータ３に送信することができ、メンテナンス技術者がより詳細な状況を把握することが可能となる。また、送信データを一時的に記憶するための特別なコンピュータなどの機器を設置する必要もない。さらに、トラブル発生後に工場の作業者が制御装置の電源を遮断しても診断に必要なデータは既に遠隔地の診断用コンピュータ３に記憶されているので診断を実施することできる。

図３は送信条件設定部１０５が作業者へ提示する送信条件設定画面の例を示している。１０５ａは送信条件を設定するメイン画面であり、１０５ｂは送信データの種類を選択するための送信データ選択画面である。送信開始命令を教示プログラム１０６に追加する前に、この画面にて送信条件を設定する。作業者は、タッチパネルや画面付近に設置されたボタン類によって画面を操作したり設定作業を行ったりすることができる。
例えば、送信条件設定画面１０５ａにおいて、カーソルを条件番号１の「サンプリング時間」の位置におき、クリックするとサンプリング時間が入力可能状態となる。また、「送信データ」の位置においてクリックすると、送信データ選択画面１０５ｂが現れ、ここで速度やトルクなど診断に必要なデータを選択しておく。
また、制御装置１内部で発生したアラームや、ロボット２以外の周辺機器の異常検出信号などによる入力信号で送信を停止したい場合は、送信条件設定画面１０５ａの「停止条件」（アラーム、入力信号）のいずれかまたは両方を選択する。例えば「アラーム」を選択すると、アラーム発生時に送信命令実行部１０７は送信を停止する。
図３のような送信条件設定部１０５の条件設定画面は一例であって、他の形態として、例えば教示プログラム１０６の編集画面で、条件を１つ１つ入力するようにしてもよい。また、送信条件はロボット制御装置１内の図示しない不揮発性メモリに記憶されるパラメータとして設定してもよい。

送信条件に対して上記実施例のような送信条件設定部１０５を有することにより、データのサンプリング間隔やデータ種類を簡単に指定することができ、診断に最適な条件を自由に設定することができる。また、複数の条件を設定することができるので、ロボットの複数の動作区間それぞれに対して送信条件の異なる送信開始命令を追加することで、異なる種類の診断用データを送信できる。これにより診断用コンピュータ３において様々な観点から診断や解析を実施し、効率的な診断を行うことが可能となる。

ロボット制御装置を例にとり実施例を述べたが、本発明はロボットのみならず工作機械やその他機器の制御装置にも適用できるものである。

本発明の第１実施例を示す制御装置の構成図本発明の制御装置の教示プログラムの例本発明の送信条件設定部の画面例従来の制御装置の構成図

符号の説明

１制御装置
２ロボット
３診断用コンピュータ
４通信回線
１０１サーボ演算部
１０２主制御部
１０３通信部
１０４送信命令追加部
１０５送信条件設定部
１０６教示プログラム
１０７送信命令実行部
１０８送信データ作成部
１０９バッファメモリ

Claims

電動機を含む制御対象の状態に応じて前記電動機の駆動指令を生成するサーボ演算部と、前記制御対象の動作などを記述した教示プログラムを実行して前記サーボ演算部に動作指令を送る主制御部と、前記制御対象の稼働データを通信回線を介して外部のコンピュータに送信する通信部とを備えた制御装置において、
前記主制御部は、前記教示プログラムに含まれる送信命令を実行する送信命令実行部を備え、
前記サーボ演算部は、前記送信命令に応じて送信データを作成する送信データ作成部
を備え、
前記教示プログラムに前記外部のコンピュータへの前記稼働データの送信を開始する命令および送信を停止する命令を追加する送信命令追加部と、
前記送信命令追加部に接続され前記送信の条件を設定する送信条件設定部とを備えたことを特徴とする制御装置。
前記通信部は、前記稼働データを逐次更新しながら記憶していくバッファメモリを備え、同時に前記バッファメモリに一時的に記憶された前記送信データを逐次送信することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記送信条件設定部は、少なくとも前記稼働データのサンプリング間隔と、送信データとして送信する項目とからなる前記送信条件を少なくとも１つ設定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記送信命令追加部は、選択された前記送信条件または前記送信条件の項目を前記送信命令に付加することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記送信条件設定部は、前記制御装置内部の検出信号または前記制御装置外部から入力した検出信号によって送信を停止するか否かを設定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。