JP2009028811A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】教示操作盤を無線接続で使用する際に、利便性を損なうことなく、消費電力を抑えることにより、教示操作盤のバッテリ寿命を延ばすことができるロボット制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置本体と、ロボットの位置及び姿勢を教示するために用いられる教示操作盤５とを備えたロボット制御装置において、教示操作盤５は、グラフィック表示機能と、グラフィック表示機能が有効な第１動作モードと、グラフィック表示機能が無効な第２動作モードと、を有し、教示操作盤５がロボット制御装置本体とケーブルで電気的に接続されているときは第１動作モードに設定し、教示操作盤５がロボット制御装置本体とケーブルで電気的に接続されていないときは第２動作モードに設定する動作モード切替え手段を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池を有する教示操作盤とロボット制御装置本体との間で有線通信又は無線通信をすることができるロボット制御装置に関するものである。

一般に、二次電池を有する教示操作盤とロボット制御装置本体との間で有線通信又は無線通信をすることができるロボット制御装置の一例として、特許文献１で開示されているものが知られている。特許文献１では、２次電池を内蔵した教示操作盤（可搬式操作部）と制御装置本体（ロボット制御装置本体）を、ロボットの自動運転中に電気的に接続する手段を有するロボット制御装置について記載されている。ロボット制御装置は、二次電池で作動する教示操作盤と、この教示操作盤と通信可能であるとともに、教示操作盤との通信が途絶えた場合にロボットを非常停止させる手段を備えた制御部と、二次電池を充電するための充電回路と、ロボットの自動運転中に充電回路と制御部とをコネクタを介して電気的に接続するケーブルと、を有している。

特開２００６−３４１３５６号公報

無線教示操作盤では、無線通信中に、バッテリが消耗すると、非常停止関連の通信が出来なくなるため、安全のためにロボットを停止させる事が必要となる。自動運転中に、バッテリの消耗によってロボットに停止が発生することは、生産ライン全体の停止につながるため、望ましくない。従来技術では、自動運転中、すなわち、生産ラインの稼働中は、有線接続することにより、バッテリ消耗による、ロボット停止を防ぐことが可能である。しかし、従来技術では、教示操作盤をバッテリで駆動する場合についての作業性の向上については、述べられていない。

本案は、教示操作盤を、バッテリ駆動する場合に生じる、次のような問題点に対応するための技術に関するものである。自動運転以外の場合、例えば、ロボットを教示する場合などには、作業者が、教示操作盤を持って、ロボットに近づいて作業するため、ケーブルがじゃまにならないよう、無線接続で教示操作盤を使用する。この場合は、教示操作盤はバッテリによって駆動されるが、バッテリが消耗すると、ロボットが停止してしまう。作業を続行するためには、バッテリを充電するか充電済みのものに交換するか、または、無線接続の利便性を犠牲にして、有線接続にすることが必要である。このように、教示操作盤に内蔵されているバッテリによる駆動時間が短いと、作業効率が低下するという問題がある。

一方、最近の教示操作盤は、グラフィック表示機能を内蔵しており、工場の稼働状況のモニタや、電子マニュアルの表示など、その機能も高度化して来ている。それに伴い、グラフィック表示機能の消費電力が増大してきており、このことが、教示操作盤のバッテリ駆動時間を低下させるという問題がある。

次に、自動運転の場合と、教示作業の場合で、教示操作盤の使い方の違いについて説明する。自動運転中は、ロボットはリモートコントロールされており、教示操作盤でロボットを操作することはない。このとき、教示操作盤は、ロボット制御装置本体の側に置かれているため、ケーブルで接続しても、作業性を悪化させることはない。また、教示操作盤のグラフィック表示機能をつかって、工場の稼働状況を表示させたり、電子マニュアルを表示させるといった操作も、ケーブルを繋いだままの状態でも、作業の妨げとなることは無い。教示作業中は、教示操作盤を無線接続して、バッテリ駆動するが、この際、教示作業者は、教示操作盤のジョグキーを操作して、ロボットに位置を記憶させていく。教示作業中には、ラインは稼働しておらず、工場の稼働状態を表示させるといったグラフィック機能は、通常必要ない。このとき、画面表示は、全く必要が無いか、あるいは、必要があったとしても、座標や、ロボット制御装置の各種変数など、文字情報だけで十分な場合がほとんどである。

以上の様に、自動運転中と、教示作業中で、教示操作盤の使い方、要求される表示内容に大きな違いがある。

本発明は、教示操作盤と制御装置本体とが無線接続されている場合には、グラフィック表示機能を無効にして、利便性を損なうことなく、消費電力を抑えることにより、無線接続で使用する際の、教示操作盤のバッテリ寿命を延ばすことができるロボット制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のロボット制御装置は、教示操作盤がロボット制御装置本体とケーブルで電気的に接続されているか否かを検出し、両者が前記ケーブルで電気的に接続されているときは、両者間の通信が該ケーブルを通して行われるとともに、前記ロボット制御装置本体から前記ケーブルを通して前記教示操作盤に電力が供給され、前記両者が前記ケーブルで電気的に接続されていないときは、前記両者間の通信が無線で行われると共に、前記教示操作盤の電力が該教示操作盤に内蔵されたバッテリから供給される、ロボット制御装置において、前記教示操作盤は、グラフィック表示機能と、
該グラフィック表示機能を有効とする第１動作モードと、該グラフィック表示機能が無効とする第２動作モードと、を有し、前記教示操作盤が前記ロボット制御装置本体と前記ケーブルで電気的に接続されているときは前記第１動作モードに設定し、前記教示操作盤が前記ロボット制御装置本体と前記ケーブルで電気的に接続されていないときは第２動作モードに設定する動作モード切替え手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載のロボット制御装置において、前記教示操作盤は、さらに、キャラクタ表示を行うキャラクタ表示機能を有し、該キャラクタ表示機能は前記第２動作モード中にのみ有効とすることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１に記載のロボット制御装置において、前記教示操作盤は、さらに、キャラクタ表示を行うキャラクタ表示機能を有し、該キャラクタ表示機能は前記第１動作モード及び前記第２動作モードとは無関係に常時有効とすることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のロボット制御装置において、前記教示操作盤は省電力状態に設定することが可能なＣＰＵを備え、前記教示操作盤の動作モードが前記第２動作モードに設定されているとき、前記ＣＰＵを省電力状態に設定することを特徴とする。

以上の如く、本発明によれば、教示操作盤と制御装置本体とが無線接続されている場合に、動作モード切替え手段によりグラフィック表示機能を無効にすることで、利便性を損なうことなく（教示操作盤による教示操作の作業性）、消費電力を抑えることができる。したがって、無線接続で使用する際の教示操作盤のバッテリ寿命を延ばすことができる。また、バッテリの寿命が延びることで、ロボットを使用した生産システムの非生産時間が短くなり、生産システムの生産性を高める（実生産時間を増やす）ことができる。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係るロボット制御装置を含むロボットシステムの概略構成の一実施形態を示したものである。ロボットシステム１は、ロボット２とロボット制御装置３とから構成されている。本実施形態のロボット制御装置３は、ロボット２を制御するロボット制御装置本体４と、ロボット２の位置及び姿勢を教示するためにロボット制御装置本体４と選択的に有線通信又は無線通信をする教示操作盤５と、ロボット制御装置本体４と教示操作盤５とを電気的に接続して有線通信するケーブルハーネス６とから構成されている。ケーブルハーネス６は、ロボット制御装置本体４を介して図示しない外部電源から教示操作盤５に電力を供給する電力ケーブルと、ロボット制御装置本体４と教示操作盤５との間で電気信号を送受信する多数本の通信ケーブルとを束ねたものである。多数本の各種ケーブルは、束ねられることに制限されるものではないが、ケーブルを束ねることで、ケーブル間の絡みが防止され、取扱性が向上する。

ケーブルハーネス６の一端はロボット制御装置本体４に接続し、他端は教示操作盤５に着脱可能にコネクタ接続している。このため、教示操作盤５は、ケーブルハーネス６から外して使用されることができる。ケーブルハーネス６から外された教示操作盤５とロボット制御装置本体４とは、無線通信で信号の送受信を行うようになっている。教示操作盤５には、外部電源から電力は供給されず、教示操作盤５内部のバッテリ（二次電池）８から必要な電力が供給されるようになっている。

図２に示すように、教示操作盤５に内蔵されたＣＰＵ１０は、教示操作盤５全体の、通信、表示、入出力などの制御を行なう。教示操作盤５には、ロボット制御装置本体４との通信および、ロボット制御装置本体４から電力を受けるためのケーブルハーネス６に接続するためのコネクタ１１が設けられている。有線通信制御部１２は、コネクタ１１にケーブルハーネス６が接続しているか否かを検出する有線接続検出手段を含み、検出結果をＣＰＵ１０に対して通知する機能を有している。ケーブルハーネス６がコネクタ１１に接続している場合には通信データの制御を行う。電力制御部１３は、有線で電力供給を受ける場合に、バッテリ８に対して充電を行うとともに、供給電力を教示操作盤５内部で必要な電圧に変換し、内部回路に供給する。無線で動作する場合は、バッテリ８からの電力を、内部回路に供給する。また、バッテリ電圧の低下などにより、内部電圧が保持できない状態になると、電源異常信号ｍを発し、ＣＰＵ１０に通知する。ＣＰＵ１０は、電源異常信号ｍを受けると、ロボット制御装置本体４に通知し、これを受けたロボット制御装置本体４は、ロボット２を安全に停止させることができるようになっている。

アンテナ１４および無線通信制御部１５は、教示操作盤５がケーブル６で接続されていない状態にあるとき、ロボット制御装置本体４との間の無線通信の制御を行う。非常停止スイッチ１６、デッドマンスイッチ１７は、教示操作盤５に設けられ、作業者が操作することにより安全を確保するために使用される。スイッチ１６，１７の状態は、ＣＰＵ１０に通知され、さらにロボット制御装置本体４に送られる。制御装置本体４は、これらのスイッチ１６，１７の操作状態に応じて、ロボット２を動作可能な状態にしたり、非常停止状態にするといった制御を行う。キーボード１８には、ロボット２の教示の際に操作するジョグキーや、ロボット制御装置３の操作や設定に用いる各種キースイッチが配置されている。キーボード１８の操作状態はＣＰＵ１０に送られ、ロボット制御装置本体４に送信される。

グラフィック制御部１９は、教示操作盤５に設けられた表示器２０に表示する画像の制御を行う。具体的には、ＣＰＵ１０から送られてくる表示データを、図示しない画像メモリに描画するとともに、画像メモリの画像データを、表示器２０に対して出力するといった制御をおこなう。現在の一般的なグラフィック制御部１９は、高度なグラフィック表示に対応するために、図形描画や、３次元画像処理といった機能を有している。これらの機能拡張により、グラフィック制御部１９を構成する電子回路の消費電力は増大する傾向にある。

本実施例のグラフィック制御部１９のグラフィック表示機能では、ＣＰＵ１０からのグラフィック表示有効/無効切り替え信号によって、２つの動作モードを切り替え可能な動作モード切替手段を有している。第１の動作モードは、すべてのグラフィック表示機能を有効にする一方、後述する第２の動作モードに対して、グラフィック制御部１９の消費電力が大きい状態を表すモードである。第２の動作モードでは、グラフィック表示機能を無効にすることによって、グラフィック制御部１９の消費電力を低く抑えた状態を表すモードである。

本実施例の構成によって、ＣＰＵ１０は有線通信制御部１２から、有線接続検出信号ｎによって、教示操作盤５がケーブル６で接続されているか否かを検出し、その結果によって、ケーブル６で接続されていれば、上記第１の動作モード、接続されていなければ、上記第２の動作モードに切り替えることができるようになっている。

上記実施例では、ＣＰＵ１０は、有線接続検出信号ｎによって、ケーブル接続の有無を判断しているが、有線通信でロボット制御装置本体４から送られてくるデータの有無によって、ケーブル接続の有無を判断したり、ケーブル経由で外部から電力が供給されているか否かを検出して、ケーブル接続の有無を判断することも可能である。

図３は、本案に対応した、ロボット制御装置本体４の一例である。ロボット制御装置本体４内部のＣＰＵ３０は、ロボット制御装置３全体の制御に関わっており、サーボ制御部３１に指令することによって、ロボット２の動作を制御する。また、ＣＰＵ３０は、教示操作盤５からの非常停止信号や、外部からの非常停止入力信号(図示しない)の状態に応じて、サーボ電源３２に対して、電力遮断信号ｐを発し、ロボット２を安全に停止させるといった制御を行う。

ロボット制御装置本体４は、教示操作盤５との通信及び教示操作盤５に対して電力を供給するためのケーブルハーネス６を接続するためのコネクタ３３を有している。有線通信制御部３４は、コネクタ３３にケーブルハーネス６が接続しているか否かを検出する有線接続検出手段を含み、検出結果をＣＰＵ３０に対して通知する機能を有している。ケーブルハーネス６がコネクタ３３に接続している場合に通信データの制御を行う。アンテナ３５及び無線通信制御部３６は、教示操作盤５にケーブルハーネス６が接続されていない時に、教示操作盤５との間で無線通信の制御を行う。無線通信によって、ロボット制御装置本体４と、教示操作盤５が通信している際には、ＣＰＵ３０は常に通信状態を監視しており、無線通信が途絶えると、ロボット２を安全に停止させる。

動作プログラム記憶用メモリ３７は、ロボット制御装置３が電源切断中でもデータが失われない不揮発メモリが使用され、ロボット２の動作プログラムを格納する。ロボット動作時は、動作プログラム記憶用メモリ３７から、ＣＰＵ３０が動作プログラムを読み出し、処理した結果をサーボ制御部３１に動作指令を送る。

サーボ制御部３１は、ＣＰＵ３０からの動作指令を受けて、ロボット２の各関節９ａ〜９ｃを動かす図示しないサーボモータからの位置・速度等のフィードバック信号ｑとともに処理することにより、サーボ電源３２に対して制御信号ｒを送出する。サーボ電源３２は、サーボ制御部３１からの制御信号に応じて、サーボモータへの電流を制御する。以上の一連の制御により、ロボット２が動作プログラム通りに動作する。また、サーボ電源３２は、ＣＰＵ３０からの電力遮断信号ｐを受けて、サーボモータへの電力供給を安全に遮断する機能を有している。

本実施例の構成では、ロボット制御装置本体４のＣＰＵ３０は、教示操作盤５とのケーブル６の接続状態に応じて、有線通信・無線通信を切り替えて、有線通信時には、教示操作盤５に対して、グラフィック表示用データの送出を行い、一方、無線通信時には、教示操作盤５に対して、グラフィック表示用データの送出を行わないといった制御を行うことができる。

図４は、図２で示される教示操作盤５の表示に関連する部分の構成図である。この実施例は、請求項２及び３に対応する。キャラクタ制御部２１は、文字のみを表示器２０に表示する文字データ表示機能を有している。表示器２０には、グラフィック制御部１９とキャラクタ制御部２１の画面が重ね合わされた状態で表示される。キャラクタ制御部２１は、グラフィック制御部１９と比較して、表示に必要なメモリも機能も限定され、電子回路が簡易な構成であるため、消費する電力はきわめて小さい。このため、無線接続中に、グラフィック制御機能を無効にしている間も、キャラクタ表示機能を有効に使うことによって、消費電力を低く抑えながら、キャラクタ表示が可能となる。このことにより、グラフィック制御機能が無効の間も、プログラムを変更したり、設定を変更するといった、作業が可能となる。

本実施例では、グラフィック制御部１９と、キャラクタ制御部２１が独立して存在する場合について記載しているが、グラフィック制御部１９の中に、キャラクタ制御部２１が含まれている場合についても、同様に適用可能である。この場合は、グラフィック制御部１９の高度なグラフィック機能表示に関する部分の消費電力を抑えながら、電力消費の少ないキャラクタ表示に関連する機能を使用することにより、同様の効果を得ることが出来る。

次に、請求項４の実施例について、具体例を説明する。ＣＰＵには、省電力モードを備えているものがある。具体的には、ＣＰＵ内部の動作クロックを低くすることにより、動作に伴う電力を抑えたり、使用しない内部回路のクロックを止めることにより電力を抑える方法などがある。本案の教示操作盤５では、無線接続中は、グラフィック表示機能を無効にすることにより、ＣＰＵ１０の負担が軽減される。したがって、無線接続中は、ＣＰＵ１０を省電力状態にすることで、ＣＰＵ１０の処理能力をある程度低下させても、ＣＰＵ１０の処理能力不足などの問題を発生しない。このように、無線接続中に、ＣＰＵ１０の省電力モードを有効に活用することと、グラフィック表示機能を無効にすることの相乗効果により、更にバッテリ８の駆動時間が長い教示操作盤５を実現することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係るロボット制御装置を含むロボットシステムの概略構成の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示すロボット制御装置の教示操作盤を示す構成図である。 同じくロボット制御装置の制御装置本体を示す構成図である。 教示操作盤の表示に関連する部分の構成図である。

符号の説明

１ ロボットシステム
３ ロボット制御装置
４ ロボット制御装置本体
５ 教示操作盤
６ ケーブルハーネス
８ バッテリ（二次電池）
１３ 電力制御部
１９ グラフィック制御部
２０ 表示器
２１ キャラクタ制御部

Claims (4)

1. 制御装置本体と、ロボットの位置及び姿勢を教示するために用いられる教示操作盤とを備え、前記制御装置本体と前記教示操作盤との間で選択的に有線通信又は無線通信をすることができ、前記有線通信する場合は前記制御装置本体を介して外部電源から前記教示操作盤に電力が供給され、前記無線通信する場合は内蔵された二次電池から前記教示操作盤に電力が供給されるロボット制御装置において、
   前記教示操作盤は、画像データをディスプレイに表示可能とする第１動作モードと、前記画像データを前記ディスプレイに表示不能とする第２動作モードとを切替える動作モード切替え手段を備え、
   該動作モード切替え手段により、前記有線通信する場合には前記第１動作モードに設定し、前記無線通信する場合には前記第２動作モードに設定することを特徴とする、ロボット制御装置。
2. 前記教示操作盤は、文字データをディスプレイに表示する機能を有し、該機能は前記第２動作モード中にのみ有効とする、請求項１に記載のロボット制御装置。
3. 前記教示操作盤は、文字データをディスプレイに表示する機能を有し、該機能を前記第１動作モード及び前記第２動作モードとは無関係に常時有効とする、請求項１に記載のロボット制御装置。
4. 前記教示操作盤は省電力状態に設定することが可能なＣＰＵを備え、前記教示操作盤の動作モードが前記第２動作モードに設定されているとき、前記ＣＰＵを省電力状態に設定する、請求項１〜３の何れか１項に記載のロボット制御装置。

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