JP2007188393A - コントローラ、ロボット、教示装置、機械制御システムおよび無線通信チャネル接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線方式を採用するコントローラ、教示装置間の通信システムにおいて、無線通信を開始する前に必要なパラメータを重複設定や誤設定のないように有線を使っていた。【解決手段】コントローラ、教示装置間で設定情報、モニタ情報を交換するための第１無線通信手段に加え、設定、モニタの対象となるコントローラ１０と、オペレータが携帯する教示装置２０間でのみ通信可能な第２無線通信手段を備える。まず、前記コントローラに備えた前記第２無線通信手段１１の起動スイッチ１５をオペレータが押して、第２無線通信手段によって、第１無線通信手段の設定パラメータを授受するための通信を行い、その後、第１無線通信手段による通信を開始するという手順で処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数台の無線通信装置同士を１：１対向の任意の組合せで通信可能なシステムにおいて、オペレータが携帯する無線通信装置と、複数台あるその他の無線通信装置の中から１台を指定して、間違えることなく通信させるための接続方法に関し、特にＰＬＣ、ＮＣ、ＲＣ等の産業用コントローラとその無線通信装置間で通信させるための無線通信チャネル接続方法と、これを用いたコントローラ、教示装置に関する。

従来のコントローラと無線通信装置との間でＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮが使用されることがあり、無線通信を開始するには通信相手のＩＰアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイ等のパラメータを設定する必要がある。前記パラメータの重複設定や誤設定がないように、まず、有線による通信を使って無線通信装置間のＩＤを照合し、該ＩＤが一致することを確認した後、無線チャネルの接続するといった処理手順をとっている。図７において、ＮＣは数値制御装置であり、ＭＴはＮＣによって制御される工作機械、ＯＰは可搬式無線手動操作盤である。無線による交信チャネルの確立までは有線接続線ＬによってＮＣとＯＰ間が接続されている。ＯＰとＮＣを無線によって結合するには、ＬによってＯＰとＮＣを物理的に接続し、ＯＰからこの有線接続線Ｌを経由してＮＣに、ＯＰ側に設定されているＩＤ番号を送信する。これに応答してＮＣもＬを経由してＯＰに、ＮＣ側に設定されているＩＤ番号を送信する。ここで双方のＩＤ番号が一致すれば、それに続き現在使用されていない無線周波数を自動的に選択して、ＯＰとＮＣとの無線通信チャネルが確立する。これ以後、この無線通信チャネルで指令・信号の授受が行われ、有線接続線Ｌは取り外せるようになる（例えば、特許文献１参照）。
また、図８において、無線装置を備えたロボットコントローラＲＣが安全装置ＳＤとケーブルＣで繋がれており、安全装置ＳＤは、無線通信可能な教示装置ＴＤを装着できる。前記ロボットコントローラＲＣと前記教示装置ＴＤとの間で無線通信を開始する際に、前記安全装置ＳＤを介して、前記教示装置ＴＤと記ロボットコントローラＲＣとの間で接続確立手順がなされる（例えば、特許文献２参照）。
このように無線通信を始めるまでに、重複設定や誤設定のないように有線通信を使ったり、さらにＩＤ照合によるチャネル接続方法がとられていた。
特許第２７１７４５９号（第３頁、図１） 特開２００３−２００３３１７１号（第９頁、 図７）

従来のコントローラと無線通信装置との間での無線通信チャネルの接続するには、予め通信相手のＩＰアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイ等のパラメータを設定する必要があり、特に、複数のコントローラ、無線通信装置があって、それぞれ通信し合うような場合、設定作業が多く、煩雑になる上、誤った設定をすると通信できないだけでなく、別のコントローラと接続してシステムを誤動作させる危険性があった。前記第１及び第２の従来例のように、接続誤りがないように通信相手となるコントローラ、無線通信装置間で符丁となるＩＤ設定を一致するようにしたり、また正しく設定するために有線を使った方法がとられていた。従来の方法では、そもそも装置間を無線化するという利便性を損なわせるという問題もあった。
また、教示するロボットと、該ロボットを制御するコントローラとが離れた場所にあると、コントローラ、無線通信装置間をチャネル接続するため有線を使うと現場の配線が長く煩雑になり、作業者の作業効率が悪くなったり、転倒して怪我の原因にもなる恐れがある。
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、通信相手との間で申し合わせたＩＤや通信アドレスの設定を、オペレータからの入力を不要にさせるとともに、有線通信でこうした設定内容を照合することもなく、無線通信チャネルの接続を行うことができる方法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、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、機械装置の動作を教示するための教示装置との情報を授受する第１の無線通信手段を備え、前記機械装置を制御するコントローラにおいて、前記教示装置との間で通信可能な第２の無線通信手段を備え、前記第２の無線通信手段によって、前記第１の無線通信手段による通信に必要な設定パラメータが授受されることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記第２の無線通信手段の起動スイッチを備え、前記起動スイッチが押されることによって、前記第２の無線通信手段による通信を開始することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記第２の無線通信手段および前記起動スイッチが、前記機械装置を介して設けられたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記第２の無線通信手段による通信終了後、所定時間以内に、前記第１の無線通信手段により通信が開始されることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記機械装置は、ロボットであることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５記載のコントローラによって制御されることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、機械装置が接続されたコントローラとの情報を授受する第１の無線通信手段を備え、前記械装置の動作を教示する教示装置おいて、前記コントローラとの間で通信可能な第２の無線通信手段を備え、前記第２の無線通信手段によって、前記第１の無線通信手段による通信に必要な設定パラメータが授受されることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記第２の無線通信手段による通信終了後、所定時間以内に、前記第１の無線通信手段により通信が開始されることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、前記機械装置は、ロボットであることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項１記載のコントローラと、前記コントローラによって制御される機械装置と、を備えたことを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、機械装置を制御するコントローラと、前記機械装置の動作を教示するための教示装置と、を備え、前記コントローラおよび前記教示装置がそれぞれ、情報の授受のための第１の無線通信手段と、前記教示装置と前記コントローラとの間で通信可能な第２の無線通信手段と、を有する無線通信システムにおいて、前記コントローラに設けられた起動スイッチが押された後、前記第２の無線通信手段による通信を開始するステップを備えたことを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明は、前記第２の無線通信手段による通信終了後、所定時間以内に、前記第１の無線通信手段による通信を開始するステップを備えたことを特徴とするものである。

請求項１、５、６、７、９、１０、１１に記載の発明によると、教示装置とその通信相手となるコントローラ間でのみ通信を行うことができる第２の無線通信手段を使って、設定情報やモニタ情報を授受するための本来の通信である第１の無線通信手段の起動に必要な設定パラメータの受け渡しをするので、オペレータが第１の通信手段を起動するのに必要な設定パラメータを手作業で入力することがないので、入力ミスによる誤設定を未然に防ぐことができる。
請求項２、４、５、６、８、１２に記載の発明によると、前記第２の無線通信手段を起動するのに、オペレータが使おうとする教示装置を携帯し、該教示装置の通信相手となるコンローラに備わる前記第２の無線通信手段を起動する起動スイッチを操作することによって、第２の無線通信を開始し、自動的に第１の無線通信手段に切り替わるので、無線通信のチャネル接続をオペレータに意識させることができ、かつ無線通信の誤接続をするようなことがなくなる。例えば、コントローラが隣接していても、オペレータ自ら通信相手となるコントローラを選択し、第２の無線通信手段による通信を開始するので、無線通信の誤接続を起こすようなことはなく、有線を使わずに、設定情報、モニタ情報を授受する本来の機能の無線通信を開始することができる。
請求項３に記載の発明によると、前記第２の無線通信手段と、請求項２記載の起動スイッチとを備えたものを、ロボットを介して近接した場所に設置するために前記コントローラから引き出し、前記教示装置を携帯するオペレータが教示するロボットを目視しながら前記起動スイッチを押して、前記第２の無線通信手段を使って前記コントローラと前記教示装置との通信を開始するので、前記教示装置が他のコントローラと誤ってチャネル接続するのを防ぐことができる。また、前記第２の無線通信手段と、請求項２記載の起動スイッチとを備えたものを、ロボットを介して近接した場所に設置するために前記コントローラから引き出し、コントローラが離れた場所にあっても、オペレータが無線装置間のチャネル接続のためにコントローラのある場所まで移動する必要がなく、作業効率をあげることができる。また、中二階などオペレータが容易に移動できない場所にコントローラを設置することもできるので、コントローラの設置場所を気にすることなく、工場のレイアウトも自由に行うことができる。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の方法を適用するコントローラと教示装置の構成を示すシステム構成図である。
図１において、１０はコントローラであり、例えば、ＰＬＣ、ＮＣ、ＲＣ等の産業用コントローラである。２０は教示装置となっている。本実施例では無線通信方式として無線ＬＡＮを前提とし、これを第１の無線通信手段（図３参照）に適用する。コントローラ１０、教示装置２０にはそれぞれユニークなＩＰアドレスが与えられているものとする。また、コントローラ１０は、前記第１の無線通信手段の他に、第２の無線通信手段１１を備え、前記第２の無線通信手段から前記第１の無線通信手段に切り替えする際に使用する監視タイマ（図３参照）を備え、前記第２の無線通信手段を起動するための押下式の起動スイッチ１５を備えている。前記第２の無線通信手段は特に指定はしないが、無指向性で、送信出力レベルが小さく通信距離の短い無線を適用する。また、前記第２の無線通信手段はコントローラ側とスレーブ側とでマスタとスレーブの関係をもっている。なお、前記第１の無線通信手段及び前記第２の無線通信手段はコントローラ内部に実装されており、外部からは目視できない。

一方、教示装置２０は、前記第１の無線通信手段（図４参照）、前記第２の無線通信手段２１を備え、前記第１の無線通信手段から前記第２の無線通信手段に切り替えする際に使用する監視タイマ（図４参照）を備え、オペレータが携帯可能なものとなっている。なお、前記第２の無線通信手段及び前記第１の無線通信手段は教示装置内部に実装されており、外部からは目視できない。

図２は、本発明の第１、第２の方法の処理手順を示す動作シーケンスチャートである。この図を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
電源投入後の初期状態として、コントローラ、教示装置共に第２の無線通信手段しか起動せず、教示装置は、第２の無線通信手段によるリクエスト信号待ち状態である。図１にも示したように教示装置を携帯するオペレータがコントローラに近づき、コントローラの第２の無線通信手段を起動するスイッチを押下す（Ｓ１００）。
コントローラは、第２の無線通信手段を起動し、第１の無線通信手段を開始するのに必要なＩＰアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイ、暗号化（ＷＥＰ）キーなどの情報をもつリクエスト信号を送信する（Ｓ１０１）。
教示装置は該リクエスト信号を受信すると、前記情報を内部メモリ（不図示）に格納し、アンサー信号を送信し、コントローラが第２の無線通信手段から第１の無線通信手段に切替に必要な時間分待つ為の監視タイマを起動する（Ｓ１０２）。
該アンサー信号を受け取ったコントローラは、第２の無線通信手段を停止し、第１の無線通信手段を起動する。この時、コントローラは、数秒単位の設定値となる監視タイマを起動して、第１の無線通信手段による接続要求を待つ（Ｓ１２０）。
一方、前記監視タイマがタイムアウトした教示装置は、第２の無線通信手段から第１の無線通信手段に切り替える（Ｓ１２１）。

教示装置は、前記内部メモリからチャネル接続に必要な情報を取り出し、接続要求を生成し、第１の無線通信手段を使ってコントローラに送信する（Ｓ１２２）。
コントローラは前記監視タイマをチェックし、前記監視タイマがタイムアウトすることなく前記接続要求を受けた場合、接続要求の内容をチェックし、異常がなければチャネル接続の応答を返す（Ｓ１２３）。また、コントローラが前記接続要求を受けることなく前記監視タイマがタイムアウトした場合は、第１の無線通信手段を停止し、第２の無線通信手段を起動し、初期状態に戻る。
第１の無線通信手段によるチャネル接続が確立すると、本来の機能であるロボット等の設定情報、モニタ情報の授受を開始する（Ｓ１３０、Ｓ１３１）。

以上のように、無指向性で、かつ無線送信出力レベルの高い第１の無線通信手段を使用することにより、教示装置を携帯するオペレータは通信相手となるコントローラから離れた位置で教示装置の向きを気にすることなく、設定、モニタを行うことができる。この時、隣接した他のコントローラが存在しても、ＩＰアドレスといった第１の無線通信手段に必要な設定情報を持たないため、誤接続することはない。また、該コントローラは初期状態の第２の無線通信手段で、送信起動待ちとなっているため、誤接続することはないのである。

チャネル接続を終了する場合、コントローラ又は教示装置のどちらからでも切断要求を送信することができ、切断要求を受けた側は切断応答を送信する（Ｓ１４０、Ｓ１４１）。切断要求を送信した側で、第１の無線通信手段を停止し、第２の無線通信手段を起動する（Ｓ１４３）。また、切断要求を受信した側でも、同様の無線切替を行う（Ｓ１４２）。また、通信相手の電源が落ち、チャネルの異常切断が発生した場合も同様の処理内容となる。

図３は、本発明の第１の方法を適用するコントローラである。図３に示すように、コントローラ１０は、電源回路（不図示）、メモリ回路（不図示）の他に、ＣＰＵ１２と、本来の通信となる第１の無線通信手段１３と、第１の無線通信手段の設定情報を送信するための第２の無線通信手段１１と、第２の無線通信手段から第１の無線通信手段に切り替わるまでを監視する監視タイマ１４と、第２の通信手段を起動するための押下式の起動スイッチ１５とからなる。

図４は、本発明の方法を適用する教示装置である。図３に示すように、教示装置２０は、電池電源回路（不図示）、メモリ回路（不図示）の他に、ＣＰＵ２２と、本来の通信となる第１の無線通信手段２３と、第１の無線通信手段の設定情報を送信するための第２の無線通信手段２１と、第２の無線通信手段から第１の無線通信手段に切り替わるまでの待ち時間を監視する監視タイマ２４とからなる。

このように、オペレータが起動する短距離の無線通信を使って、無線ＬＡＮに必要な設定情報を授受した後、ある一定の時間以内に自動的にモードを切り替えて、通常の設定・モニタのための通信に移る手順をとるため、誤接続するようなことはなく、また、その際オペレータが設定情報を知る必要もなく、オペレータの設定入力作業の必要もないので、それによる誤設定を起こすこともないのである。

図５は、本発明の方法を適用するコントローラと教示装置の構成を示すシステム構成図である。
前記第１の実施例では、前記第２の無線通信手段と、前記第２の無線通信手段のトリガとなる起動スイッチをコントローラ側に備えていたが、本実施例では、ロボットを介して近接した場所に設置するために前記コントローラから引き出したものである。教示対象のロボットとこれを制御するコントローラは、いつも近い場所に設置されているとは限らず、例えば、コントローラは数メートル離れた中２階に設置したり、数十メートル離れた制御室に設置するといったことも場合もある。こうした場合、前記第２の無線通信手段と、前記第２の無線通信手段のトリガとなる起動スイッチとを備えたものを、コントローラから引き出して、ロボットを介して近接した場所に設定する。オペレータは教示するロボットを目視しながら、前記起動スイッチを押下して、前記第２の無線通信手段による通信を開始することができる。

図６は、本発明の方法を適用するコントローラである。
図６に示すように、コントローラ１０は、電源回路（不図示）、メモリ回路（不図示）の他に、ＣＰＵ１２と、本来の通信となる第１の無線通信手段１３と、第２の無線通信手段から第１の無線通信手段に切り替わるまでを監視する監視タイマ１４と、からなり、第１の無線通信手段の設定情報を送信するための第２の無線通信手段１１と、第２の通信手段を起動するための押下式の起動スイッチ１５とはコントローラから引き出すことができる。

このように、オペレータは教示しようとするロボットを目視しながら、第２の無線通信手段を起動するスイッチを押下して、第２の無線通信手段が開始されるので、オペレータの操作による誤接続がなくなる。また、第２の無線通信手段１１と、第２の通信手段を起動するための押下式の起動スイッチ１５とはコントローラから引き出すことができるので、コントローラの設置場所を気にすることなく、工場のレイアウトも自由に行うことができる。

なお、上記実施例は、ロボットに限らず、メカトロシステム他の一般的な機械装置にも適用できる。

本発明の第１の方法を適用するコントローラと教示装置の構成を示すシステム構成図 本発明の第１、第２の方法の処理手順を示す動作シーケンスチャート 本発明の第１の方法を適用するコントローラの構成図 本発明の第１、第２の方法を適用する教示装置の構成図 本発明の第２の方法を適用するコントローラと教示装置の構成を示すシステム構成図 本発明の第２の方法を適用するコントローラの構成図 従来の方法を適用したコントローラ（ＮＣ）と操作端末（ＯＰ）の構成を示すシステム構成図 従来の方法を適用したコントローラ（ＲＣ）とケーブル（Ｃ）で繋がれた安全装置（ＳＤ）と教示装置（ＴＤ）の構成を示すシステム構成図

符号の説明

１０ コントローラ
１１ 第２の無線通信手段
１２ ＣＰＵ
１３ 第１の無線通信手段
１４ 無線通信手段の切替監視タイマ
１５ 第２の無線通信手段の起動スイッチ
２０ 教示装置
２１ 第２の無線通信手段
２２ ＣＰＵ
２３ 第１の無線通信手段
２４ 無線通信手段の切替監視タイマ
ＮＣ 数値制御装置
ＯＰ 可搬式無線手動操作盤
ＭＴ ＮＣに制御される工作機械
Ｌ 有線接続線
ＲＣ ロボットコントローラ
Ｃ ケーブル
ＳＤ 安全装置
ＴＤ 教示装置

Claims (12)

1. 機械装置の動作を教示するための教示装置との情報を授受する第１の無線通信手段を備え、前記機械装置を制御するコントローラにおいて、
   前記教示装置との間で通信可能な第２の無線通信手段を備え、
   前記第２の無線通信手段によって、前記第１の無線通信手段による通信に必要な設定パラメータが授受されることを特徴とするコントローラ。
2. 前記第２の無線通信手段の起動スイッチを備え、
   前記起動スイッチが押されることによって、前記第２の無線通信手段による通信を開始することを特徴とする請求項１記載のコントローラ。
3. 前記第２の無線通信手段および前記起動スイッチが、前記機械装置を介して設けられたことを特徴とする請求項２記載のコントローラ。
4. 前記第２の無線通信手段による通信終了後、所定時間以内に、前記第１の無線通信手段により通信が開始されることを特徴とする請求項１記載のコントローラ。
5. 前記機械装置は、ロボットであることを特徴とする請求項１記載のコントローラ。
6. 請求項５記載のコントローラによって制御されることを特徴とするロボット。
7. 機械装置が接続されたコントローラとの情報を授受する第１の無線通信手段を備え、前記械装置の動作を教示する教示装置おいて、
   前記コントローラとの間で通信可能な第２の無線通信手段を備え、
   前記第２の無線通信手段によって、前記第１の無線通信手段による通信に必要な設定パラメータが授受されることを特徴とする教示装置。
8. 前記第２の無線通信手段による通信終了後、
   所定時間以内に、前記第１の無線通信手段により通信が開始されることを特徴とする請求項７記載の教示装置。
9. 前記機械装置は、ロボットであることを特徴とする請求項７記載の教示装置。
10. 請求項１記載のコントローラと、
    前記コントローラによって制御される機械装置と、を備えたことを特徴とする機械装置制御システム。
11. 機械装置を制御するコントローラと、前記機械装置の動作を教示するための教示装置と、
    を備え、前記コントローラおよび前記教示装置がそれぞれ、情報の授受のための第１の無線通信手段と、前記教示装置と前記コントローラとの間で通信可能な第２の無線通信手段と、を有する無線通信システムにおいて、
    前記コントローラに設けられた起動スイッチが押された後、
    前記第２の無線通信手段による通信を開始するステップを備えたことを特徴とする無線通信チャネル接続方法。
12. 前記第２の無線通信手段による通信終了後、
    所定時間以内に、前記第１の無線通信手段による通信を開始するステップを備えたことを特徴とする請求項１１記載の無線通信チャネル接続方法。

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