JP2011000652A - 無線教示操作盤およびロボット制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】教示操作盤の非常停止機能が有効か無効かを容易に認識可能とする。
【解決手段】可搬式の教示操作盤20とロボット制御装置との間で無線通信手段を介して通信することにより、教示操作盤20からの指令に応じてロボットを制御する。教示操作盤20は、教示操作盤本体30と、教示操作盤対して着脱可能に設けられロボットへの非常停止指令が入力される非常停止入力部31と、から構成される。非常停止入力部31が取り外された状態では、非常停止回路35が常開になり、この状態では、非常停止入力部31の操作による非常停止機能を無効化し、常に非常停止信号を出力する。これにより作業者は教示操作盤20が有する非常停止機能が有効か無効かを非常停止入力部31の着脱に応じて容易に判断することができる。また着脱検出部26により非常停止入力部31の取り付けを検出し、非常停止入力部31が取り外しされたときのみ無線通信を遮断可能とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、無線通信によりロボットの教示指令を送信する無線教示操作盤およびロボット制御システムに関する。
従来より、非常停止釦等を有する可搬式の教示操作盤とロボット制御装置とを無線通信し、作業者が教示操作盤の非常停止釦等を操作することで教示操作盤から制御装置に非常停止信号を送信し、制御装置によりロボットを非常停止させるようにした装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
特開2004−148488号公報
この種の装置において、例えば無線式教示操作盤自体の電源が切れていたり、教示操作盤と制御装置の間の無線通信が確立していない場合には、教示操作盤から制御装置に信号が送信されず、教示操作盤の操作による非常停止機能が無効となる。しかしながら、非常停止機能が無効であるか否かを作業者が一見して認識することは困難であり、非常停止機能が無効であるにも拘わらず、有効であると誤認するおそれがあった。
教示指令に応じてロボットを制御するロボット制御装置に対し、無線通信手段を介して教示指令を送信する可搬式の無線教示操作盤であって、ロボットの駆動および停止指令が入力される駆動/停止入力部と、教示操作盤本体に対して着脱可能に設けられ、教示操作盤本体に取り付けたときにロボットの非常停止指令を入力可能な非常停止入力部と、駆動/停止入力部に駆動または停止指令が入力されると、その駆動または停止指令に応じてロボットを駆動または停止するための駆動または停止信号を出力し、非常停止入力部に非常停止指令が入力されると、ロボットを非常停止状態とするための非常停止信号を出力する信号出力部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、非常停止指令を入力可能な非常停止入力部を、教示操作盤本体に対して着脱可能に設けたので、作業者は非常停止機能の無効を容易に認識できる。
本発明の実施の形態にかかるロボット制御システムの全体構成を概略的に示す図である。 図1の教示操作盤と制御装置の内部構成を概略的に示す図である。 図1の教示操作盤内の主要な電気回路の構成を示す図である。
以下、図1〜図3を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るロボット制御システムの全体構成を概略的に示す図である。このロボット制御システムは、複数(図では3台)のロボット1と、各ロボット1を制御する複数の制御装置10と、これら複数の制御装置10の中から選択された一の制御装置10との間で、例えば無線LANなどの双方向近距離無線通信を行う可搬式の教示操作盤20とを備える。教示操作盤20は、主にロボット1を自動運転する前にロボット1の動作(位置や姿勢)を教示する教示作業に用いられる。なお、無線LAN以外に例えばブルートゥース(Bluetooth(登録商標))等、他の無線通信形式を用いてもよい。
ロボット1は、サーボモータ2(図2)により駆動するアーム3とアーム先端部に取り付けられた作業用ツール4とを備える産業用ロボットであり、工場内で各種作業(例えば溶接など)を行う。教示操作盤20には、ロボット1の動作や教示操作盤20の設定などに関する各種指令が入力される入力部21と、ロボット1の設定状態や動作状態、電子マニュアル等の各種情報を表示する表示部22とが設けられている。入力部21は、ロボット1の非常停止指令が入力される非常停止スイッチ31を含み、非常停止スイッチ31は後述するように教示操作盤本体30から着脱可能である。
図2は、教示操作盤20と制御装置10の内部構成を概略的に示す図である。教示操作盤20は、入力部21と、表示部22と、バッテリ23と、無線通信部24と、教示コントローラ25と、非常停止スイッチ31の着脱を検出する着脱検出部26とを有する。入力部21は、非常停止スイッチ31と、キー操作によりロボット1の駆動、停止等を指令するキースイッチ32と、教示操作盤20の電源のオンオフを指令する電源スイッチ33とを有する。
無線通信部24は、電波送受信用のアンテナと有線・無線変換器とを有し、教示コントローラ25からの出力信号が無線通信部24で無線信号に変換され、制御装置10に送信される。教示コントローラ25は、CPU,ROM,RAM,その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。
教示コントローラ25は、無線通信部24における有線・無線の変換および無線の断接を処理する無線処理部41と、教示コントローラ25から無線通信部24に出力される出力信号を処理する信号処理部42と、制御装置10に対する認証設定および認証解除の処理を行う認証処理部43と、電源のオンオフを処理する電源処理部44と、表示部22の表示画像の処理を行う表示処理部45とを有する。各処理部41〜45のより詳細な内容については後述する。
制御装置10は、無線通信部11と、制御コントローラ12と、サーボモータ2へ電力を供給する電力供給部13とを有する。無線通信部11は、電波送受信用のアンテナと有線・無線変換器とを有する。制御コントローラ12は、CPU,ROM,RAM,その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。
制御コントローラ12は、教示作業時における無線通信部11を介した教示操作盤20との通信を制御するとともに、電力供給部13からの電力供給を制御し、教示操作盤20からの指令に従いサーボモータ2を駆動し、ロボット1を動作させる。教示操作盤20から後述の非常停止信号が送信されると、制御コントローラ12はサーボモータ2への電力供給を遮断させ、ロボット1を非常停止状態とする。
図3は、教示操作盤20内の主要な電気回路の構成を示す図である。非常停止スイッチ31は、コネクタ部34を介して教示操作盤本体30に着脱可能に設けられている。図は、教示操作盤本体30に非常停止スイッチ31が取り付けられたスイッチ取り付け状態を示している。このスイッチ取り付け状態では、非常停止スイッチ31内の一対の非常停止回路35と教示操作盤本体30内の一対の非常停止回路35とが、コネクタ34を介してそれぞれ接続され、非常停止機能が有効となっている。
非常停止スイッチ31は、常閉接点を有するプッシュ式スイッチとして構成され、スイッチ取り付け状態では、スイッチ操作部36が押下操作されない限り、教示コントローラ25に非常停止回路35からローレベル信号が入力される。この状態から、スイッチ操作部36の押下操作により非常停止指令が入力されると、非常停止回路35が常開となって、非常停止回路35から教示コントローラ25にハイレベル信号が入力される。
一方、非常停止スイッチ31が取り外されたスイッチ取り外し状態では、非常停止回路35が常開になり、教示コントローラ25には非常停止回路35から常にハイレベル信号が入力される。この状態では、非常停止スイッチ31の操作による非常停止機能は無効である。
着脱検出部26は、コネクタ34を介して配線されたスイッチ検出回路37により構成され、非常停止スイッチ31の着脱に応じた信号がスイッチ検出回路37から教示コントローラ25に入力される。すなわち、スイッチ取り付け状態では、スイッチ検出回路37が常閉となって、スイッチ検出回路37から教示コントローラ25にローレベル信号が入力される。スイッチ取り外し状態では、スイッチ検出回路37が常開となって、教示コントローラ25にハイレベル信号が入力される。
このように本実施の形態では、教示操作盤20の非常停止スイッチ31を教示操作盤本体30に対して着脱可能に設けたので、非常停止スイッチ31の取り外し時に非常停止機能が無効であることを作業者は容易に認識できる。なお、非常停止スイッチ31の取り外し時には、非常停止スイッチ31を操作しても、スイッチ31からなんら信号は送信されない。
以下、図2のコントローラ内における特徴的な処理内容について主に説明する。
(1)信号処理部
教示コントローラ25には、キースイッチ32の操作によりロボット1の駆動および停止指令が入力される。非常停止回路35からコントローラ25にローレベル信号が入力されているとき、信号処理部42は、キー操作に応じた駆動および停止信号を出力し、この出力信号が無線通信部24を介して制御装置10に送信される。制御装置10は、教示操作盤20からの出力信号に応じて電力供給部13を制御し、これによりキースイッチ32の操作に応じてロボット1が駆動および停止する。
非常停止スイッチ31の押下操作または取り外しにより、コントローラ25にハイレベル信号が入力されると、信号処理部42は、非常停止信号を出力し、この非常停止信号は無線通信部24を介して制御装置10に送信される。制御装置10が非常停止信号を受信すると、制御コントローラ12はサーボモータ2への電力供給を遮断し、キースイッチ32の操作に優先してロボット1を非常停止状態とする。すなわちロボット1が動作中であればその動作を非常停止し、ロボット1が停止中であれば停止状態を維持する。
このように信号処理部42は、着脱検出部26により非常停止スイッチ31の取り付け状態が検出されると、非常停止スイッチ31の操作による非常停止機能を有効化し、非常停止スイッチ31の操作時に非常停止信号を出力する。一方、非常停止スイッチ31の取り外し状態が検出されると、非常停止スイッチ31の操作による非常停止機能を無効化し、常に非常停止信号を出力する。
これにより作業者は、教示操作盤20が有する非常停止機能が有効か無効かを非常停止スイッチ31の着脱に応じて容易に判断することができ、非常停止機能が無効であるにも拘わらず、有効であると誤認することを防止できる。非常停止機能が無効の場合にロボット1は強制的に非常停止状態とされ、非常停止機能が有効の場合にのみ、すなわち非常停止スイッチ31が取り付けられている場合にのみ、教示作業によりロボット1を駆動することができるため、安全性が高い。
なお、本実施の形態では、図3に示すように教示操作盤20に一対の非常停止回路35が設けられ、各非常停止回路35に対応して教示コントローラ25および制御コントローラ12にも一対のCPUが設けられる。したがって、教示操作盤20は各非常停止回路35に対応して互いに独立した一対の非常停止信号を送信し、制御装置10は、少なくとも一の非常停止信号を受信すると、ロボット1を非常停止状態とする。このように非常停止回路35を独立して二系統設けることで、仮に一方が故障しても非常停止信号を確実に送信することができ、非常停止機能の安全性が高まる。
(2)無線処理部
制御装置10との無線通信の断接は、キースイッチ32の操作により指令される。無線処理部41は、非常停止スイッチ31の着脱に応じてキースイッチ32の操作による無線の切断を許可又は禁止する。すなわち、着脱検出部26によりスイッチ取り付け状態が検出されると、無線通信部24における信号の送受信を許可し、スイッチ操作により無線の切断が指令されても、無線の切断を禁止し、無線通信を維持する。一方、スイッチ取り外し状態が検出され、無線の切断が指令されると無線を切断する。
これにより無線通信が遮断された状態では非常停止スイッチ31が取り外されるため、非常停止機能が無効であるのに有効であると作業者が誤認することを防止できる。つまり、教示操作盤20に非常停止スイッチ31が取り付けられている場合、作業者は無線通信が遮断されていても、非常停止スイッチ31の操作により非常停止が可能と誤認するおそれがあるが、非常停止スイッチ31の取り外しを通信遮断の条件とすることにより、これを防止できる。なお、非常停止スイッチ31が取り外されている状態では、キースイッチ32の操作により無線の接続が指令されても、信号処理部42での処理によりロボット1の駆動は禁止される。
(3)認証処理部
制御装置10との認証設定および解除は、キースイッチ32の操作により指令される。例えば認証設定は以下のように行われる。初めに教示操作盤20は図1の複数の制御装置10と通信を行って通信可能な制御装置10の一覧を表示部22に表示する。次いで、作業者は、表示された一覧の中からキー操作により一の制御装置10を選択する。各制御装置10には予め識別情報として固有のコントローラIDが付与されており、認証処理部43は、選択された制御装置10のコントローラIDに対応するコントローラアドレスを接続先アドレスとして登録する。さらに選択した制御装置10に、無線通信部24を介して自己のアドレスを通知し、制御装置10はこのアドレスを接続先アドレスとして登録する。以上により認証設定が行われ、以降、互いのアドレスを確認し合いながら教示操作盤20と選択された制御装置10との間で通信が行われる。認証解除は接続先アドレスを削除することにより行われ、これにより教示操作盤20と制御装置10との通信が遮断される。
認証設定部43は、非常停止スイッチ31の着脱に応じて認証設定と解除を許可または禁止する。すなわち着脱検出部26によりスイッチ取り付け状態が検出されると、キースイッチ32の操作による認証設定を許可するとともに、認証の解除を禁止する。スイッチ取り外し状態が検出されると、キースイッチ32の操作による認証設定を禁止するとともに、認証の解除を許可する。
これにより非常停止スイッチ31が取り付け状態にないと、認証設定は行われず、逆に、非常停止スイッチ31が取り外し状態にないと、認証解除は行われない。したがって、認証設定した際は非常停止スイッチ31の機能が有効であり、非常停止スイッチ31の操作によりロボット1を非常停止できる。また、認証が解除されているにも拘わらず、作業者が非常停止スイッチ31を有効であると誤認することを防止でき、安全性が高まる。
(4)電源処理部
電源処理部44は、電源スイッチ33の操作によるオンオフ指令に応じて教示操作盤20の電源をオンまたはオフする。この際、電源処理部44は、非常停止スイッチ31の着脱に応じて電源オフを許可または禁止する。すなわち、スイッチ取り付け状態が検出されると、電源スイッチ33の操作による電源オフを禁止し、スイッチ取り外し状態が検出されると、電源スイッチ33の操作による電源オフを許可する。
これにより教示操作盤20と制御装置10との通信が電源オフによって遮断された状態では、常に非常停止スイッチ31が取り外されている。したがって、電源がオフされているにも拘わらず、非常停止スイッチ31の機能が有効であると作業者が誤認することを防止できる。なお、非常停止スイッチ31が取り外されている状態では、電源スイッチ33の操作により電源オンが指令されても、信号処理部42での処理によりロボット1の駆動は禁止される。
(5)表示処理部
表示処理部45は、無線通信により得られた制御装置10からの情報を基に画像信号を生成し、表示部22に表示画像を表示する。表示画像の形態は非常停止スイッチ31の着脱に応じて異なり、スイッチ取り付け状態が検出されると、信号処理部42での処理により教示操作盤20からの指令によるロボット1の駆動が可能であるため、表示部10にはロボット1の教示作業に役立つ各種情報が表示される。
一方、スイッチ取り外し状態が検出されると、ロボットの認証処理が不可能であり、教示操作盤20からの指令によるロボット1の駆動が不可能であるため、表示部22にはロボット1の姿勢データ等のロボット1の状態が表示される。すなわち、この場合、教示操作盤20は単なる表示器として機能し、作業者はこの表示を見ることでロボット1の状態を認識できる。
制御コントローラ10は、教示操作盤20からの指令を受けてロボット1の駆動を制御するだけでなく、教示操作盤20との通信状態を常に監視し、通信が途絶えると、電力供給部13からの電力供給を遮断してロボット1を非常停止状態とし、あるいはロボット1を保護停止状態とする。これにより認証状態にある無線通信が途絶えたり、教示操作盤20のバッテリ23の電力不足により通信が途絶えたりして、非常停止機能が無効になった場合、制御装置10がロボット1を停止するため、安全性が向上する。なお、非常停止は手動のみで開始およびリセットできるのに対し、保護停止は、手動または自動で開始およびリセットできる。
以上をまとめれば、本実施の形態により以下のような作用効果を奏することができる。
(1)教示操作盤20の非常停止スイッチ31を教示操作盤本体30に対して着脱可能に設けたので、非常停止スイッチ31の取り外し時に非常停止機能が無効であることを作業者は容易に認識できる。
(2)非常停止スイッチ31の取り外し状態が検出されると、信号処理部42での処理により、制御装置10に非常停止信号を出力するようにしたので、非常停止機能が無効の場合には、教示作業によりロボット1を駆動することができず、安全性が高い。
(3)非常停止スイッチ31の取り付け状態が検出されると、無線処理部41での処理により、キースイッチ32の操作による無線通信の切断を禁止するようにしたので、通信が遮断されているにも拘わらず、非常停止スイッチ31の機能が有効であると誤認することを防止できる。
(4)非常停止スイッチ31の取り外し状態が検出されると、認証処理部43での処理により、キースイッチ32の操作による認証設定を禁止したので、非常停止機能が無効のまま通信が確立することを防止できる。また、非常停止スイッチ31の取り付け状態が検出されると、認証解除を禁止するようにしたので、認証が解除されているにも拘わらず、非常停止スイッチ31の機能が有効であると誤認することを防止できる。
(5)非常停止スイッチ31の取り付け状態が検出されると、電源処理部44での処理により、電源スイッチ33の操作による電源オフを禁止するようにしたので、電源がオフされているにも拘わらず、非常停止スイッチ31の機能が有効であると誤認することを防止できる。
(6)非常停止スイッチ31の取り外し状態が検出されると、表示処理部45での処理により、ロボット1の姿勢データ等の状態を表示するようにしたので、作業者はロボット1の状態を容易に認識できる。
(7)教示操作盤20との通信が途絶えると、制御装置10がロボット1を停止するようにしたので、教示操作盤20のバッテリ23の電力不足等により教示操作盤20から非常停止信号が送信不能の場合には、ロボット1が駆動されず、安全性が高まる。
なお、上記実施の形態では、キースイッチ32の操作によりロボット1の駆動および停止指令を入力するようにしたが、駆動/停止入力部の構成はこれに限らない。非常停止スイッチ31をプッシュ式スイッチとしたが、教示操作盤本体30に対して着脱可能に構成されるのであれば、非常停止入力部の構成はいかなるものでもよい。ロボット1の駆動および停止指令に応じた駆動および停止信号を出力し、非常停止指令に応じた非常停止信号を出力するのであれば、信号出力部としての信号処理部42の構成は上述したものに限らない。
着脱検出手段としての着脱検出部26の構成はいかなるものでもよく、教示操作盤20の電気回路の構成も図3に示したものに限らない。したがって、非常停止回路を二系統設けてもなくてもよい。キースイッチ32により無線の断接を指令するようにしたが、通信切断指令手段はこれに限らず、例えば専用の手動スイッチを設けて無線の断接を指令するようにしてもよい。非常停止スイッチ31の取り付け状態が検出されると、手動での無線通信の切断を禁止するのであれば、無線切断制御手段としての無線処理部41の構成はいかなるものでもよい。
キースイッチ32の操作により認証設定および解除を指令するようにしたが、認証指令手段はこれに限らず、例えば専用の手動スイッチを設けて認証設定および解除を指令するようにしてもよい。非常停止スイッチ31の取り付け状態が検出されると、認証設定を許可するとともに認証解除を禁止し、非常停止スイッチ31の取り外し状態が検出されると、認証設定を禁止するとともに認証解除を許可するのであれば、認証制御手段としての認証処理部43の構成はいかなるものでもよい。電源スイッチ33の操作により電源オフを指令したが、他のオフ指令入力手段を用いてもよい。非常停止スイッチ31の取り付け状態が検出されると電源オフを禁止するのであれば、電源制御手段としての電源処理部44の構成はいかなるものでもよい。本発明は、教示操作盤本体30に対して非常停止スイッチ31を着脱可能とした点を特徴とする。したがって、上述した教示コントローラ25の有する機能は一例であり、上述の機能を全て備える必要はなく、教示コントローラ25が異なる機能を有してもよい。
以上の実施の形態では、複数台の制御装置10のいずれかと通信を行う場合について説明したが、単一の制御装置10との間で無線通信を行う場合にも本発明を同様に適用できる。上記実施の形態では、工場内で駆動する産業用ロボットに適用する場合について説明したがロボット1の形態は上述したものに限らず、他のロボット1にも同様に適用できる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の無線教示操作盤およびロボット制御システムに限定されない。
1 ロボット
10 制御装置
11 無線通信部
12 制御コントローラ
20 教示操作盤
22 表示部
24 無線通信部
25 教示コントローラ
26 着脱検出部
30 教示操作盤本体
31 非常停止スイッチ
32 キースイッチ
33 電源スイッチ
41 無線処理部
42 信号処理部
43 認証処理部
44 電源処理部
45 表示処理部

Claims (8)

  1. 教示指令に応じてロボットを制御するロボット制御装置に対し、無線通信手段を介して前記教示指令を送信する可搬式の無線教示操作盤であって、
    前記ロボットの駆動および停止指令が入力される駆動/停止入力部と、
    教示操作盤本体に対して着脱可能に設けられ、前記教示操作盤本体に取り付けたときに前記ロボットの非常停止指令を入力可能な非常停止入力部と、
    前記駆動/停止入力部に駆動または停止指令が入力されると、その駆動または停止指令に応じて前記ロボットを駆動または停止するための駆動または停止信号を出力し、前記教示操作盤本体に取り付けた前記非常停止入力部に非常停止指令が入力されると、前記ロボットを非常停止状態とするための非常停止信号を出力する信号出力部とを備えることを特徴とする無線教示操作盤。
  2. 請求項1に記載の無線教示操作盤において、
    前記非常停止入力部の着脱を検出する着脱検出手段をさらに備え、
    前記信号出力部は、
    前記着脱検出手段により前記非常停止入力部の取り付け状態が検出されると、前記非常停止入力部の操作による非常停止機能を有効化して前記非常停止入力部の操作時に前記非常停止信号を出力し、
    前記着脱検出手段により前記非常停止入力部の取り外し状態が検出されると、前記非常停止入力部の操作による非常停止機能を無効化して前記非常停止信号を出力することを特徴とする無線教示操作盤。
  3. 請求項2に記載の無線教示操作盤において、
    前記無線通信手段を介した無線通信の切断を指令する通信切断指令手段と、
    前記着脱検出手段により前記非常停止入力部の取り付け状態が検出されると、前記通信切断指令手段による無線通信の切断を禁止し、前記非常停止入力部の取り外し状態が検出されると、無線通信の切断を許可する無線切断手段とをさらに備えることを特徴とする無線教示操作盤。
  4. 請求項2または3に記載の無線教示操作盤において、
    前記教示操作盤は、前記着脱検出手段により前記非常停止入力部の取り外し状態が検出されると、前記無線通信手段を介した前記ロボット制御装置からの信号に基づいて前記ロボットの状態を表示する表示部をさらに備えることを特徴とする無線教示操作盤。
  5. 請求項2〜4のいずれか1項に記載の無線教示操作盤において、
    複数の前記ロボット制御装置のいずれかとの認証の設定および解除を指令する認証指令手段と、
    前記着脱検出手段により前記非常停止入力部の取り付け状態が検出されると、前記認証指令手段による認証の設定を許可するとともに認証の解除を禁止し、前記非常停止入力部の取り外し状態が検出されると、前記認証指令手段による認証の設定を禁止するとともに認証の解除を許可する認証制御手段とをさらに備えることを特徴とする無線教示操作盤。
  6. 請求項2〜5のいずれか1項に記載の無線教示操作盤において、
    電源のオフ指令が入力されるオフ指令入力手段と、
    前記着脱検出手段により前記スイッチ装置の取り付け状態が検出されると、前記オフ指令入力手段による電源オフを禁止し、前記スイッチ装置の取り外し状態が検出されると、前記オフ指令入力手段による電源オフを許可する電源制御手段とをさらに備えることを特徴とする無線教示操作盤。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の無線教示操作盤と、
    前記無線通信手段を介してこの無線教示操作盤との間で通信するロボット制御装置と、
    前記ロボット制御装置により制御されるロボットとを備えることを特徴とするロボット制御システム。
  8. 請求項7に記載のロボット制御システムにおいて、
    前記ロボット制御装置は、前記無線教示操作盤との無線通信が遮断されると、前記ロボットを非常停止状態もしくは保護停止状態とすることを特徴とするロボット制御システム。
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