JP2014079827A - 産業用ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ポジショナを回転させる必要がない場合であっても、サーボ電源を投入したまま待機状態になる場合がある。消費電力を削減するためには待機状態となる時間を省略することが望ましいが、この場合は作業プログラムに予めサーボ電源の遮断命令を教示しておく必要がある。
【解決手段】
解析対象ステップにおけるポジショナの指令角度が、現在実行中のステップの指令角度と同じとみなすことができるか、角度条件のクリア判定を行う。角度条件のクリア判定がされた場合は、クリア判定がされた作業ステップの制御実行時にポジショナのサーボ電源を遮断或いはサーボ電源の遮断状態を維持する。クリア判定がなかった場合は、クリア判定がされなかった作業ステップの制御実行時にポジショナのサーボ電源を投入する。サーボ電源を自動遮断することによって教示作業の負担を軽減できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、産業用ロボット制御装置に関するものである。

近年、環境へ配慮するために、産業用ロボットの分野でも消費電力の削減が求められている。産業用ロボットにおいては、ロボットに使用されているサーボモータが、ブレーキを解除している間は、静止状態でもサーボロックによって姿勢を維持する必要があり、常に電力を消費する。特許文献１では、一定時間待機状態にあるサーボモータの電源（以下、サーボ電源という）を適時遮断することにより、消費電力を削減するようにしている。

なお、特許文献２は、本出願時の特許文献１以外の産業用ロボットの技術分野における電力消費の削減技術の水準を示している。特許文献２では、ブレーキをかけたり、摩擦力を利用することで姿勢を維持し、電力消費を削減するようにしている。

特開２００２−１４４２７５号公報 特開２００２−９６２８３号公報

しかし、特許文献１の方法は待機状態になってから一定時間（待機時間）は、サーボロックで姿勢を維持することになる。消費電力を削減するために待機時間を省略しようとする場合は、ロボットの作業プログラムにサーボ電源を遮断する命令を作業者が予め教示する必要があり、大変面倒な作業になる。

本発明の目的は、産業用ロボットを含む機械装置がサーボロックのまま待機状態となることを検出して、サーボ電源を自動的に遮断または投入することにより機械装置の消費電力を削減できる産業用ロボット制御装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、産業用ロボットを含む機械装置の複数の作業ステップが記述された作業プログラムを再生するときに前記作業ステップを順次解析する解析部と、前記解析の結果に基づいて、前記機械装置を制御する制御部を有する産業用ロボット制御装置において、前記解析部は、解析対象の作業ステップに記述された前記機械装置の指令角度情報が、前記制御部が実行している作業ステップの指令角度と同じか又は同じ程度と判断する閾値以内の差を有しているか否かの角度条件を判定し、前記角度条件のクリア判定がされた場合、前記制御部は当該クリア判定がされた作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を遮断してブレーキを拘束動作させ、或いは前記サーボ電源の遮断状態及び前記ブレーキの拘束状態を維持し、前記クリア判定がされなかった場合、前記制御部は当該クリア判定がされなかった作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を投入或いは前記サーボ電源の通電状態を維持し、ブレーキの解除動作を許容することを特徴とする産業用ロボット制御装置を要旨としている。

請求項２の記載の発明は、請求項１において、前記角度条件のクリア判定がされた場合は、前記解析部は、さらに前記解析対象の作業ステップ以降における前記機械装置の停止時間を算出し、この停止時間がブレーキ動作時間よりも長いか否かの時間条件を判定し、前記制御部は、前記時間条件のクリア判定がされた場合には、当該時間条件のクリア判定がされた作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を遮断するとともにブレーキを拘束動作させ、或いは前記サーボ電源の遮断状態及び前記ブレーキの拘束状態を維持し、前記時間条件のクリア判定がされなかった場合には、当該時間条件のクリア判定されなかった作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を投入或いは前記サーボ電源の通電状態を維持し、ブレーキの解除動作を許容することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１において、前記角度条件のクリア判定がされた場合は、前記解析部は、さらに前記解析対象の作業ステップ以降における前記機械装置の停止による電力削減量を算出し、この電力削減量が、前記ブレーキの作動による電力消費量よりも大きいか否かの電力削減量条件の判定をし、前記制御部は、前記電力削減量条件のクリア判定がされた場合には、当該電力削減量条件のクリア判定がされた作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を遮断或いは前記サーボ電源の遮断状態を維持し、前記電力削減量条件のクリア判定がされなかった場合には、当該電力削減量条件のクリア判定されなかった作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を投入或いは前記サーボ電源の通電状態を維持し、ブレーキの解除動作を許容することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１において、前記角度条件のクリア判定がされた場合は、前記解析部は、さらに前記解析対象の作業ステップ以降における前記機械装置の停止時間を算出し、この停止時間が前記ブレーキの動作時間よりも長いか否かの時間条件、及び、前記解析対象の作業ステップにおける前記機械装置の停止による電力削減量がる前記ブレーキの作動による電力消費量よりも大きいか否かの電力削減量条件の両条件を共に満足しているか否かを判定し、前記制御部は、
前記両条件がクリア判定された場合には、当該電力削減量条件のクリア判定がされた作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を遮断するとともにブレーキを拘束動作させ、或いは前記サーボ電源の遮断状態及び前記ブレーキの拘束状態を維持し、前記両条件の少なくともいずれか一方がクリア判定されなかった場合には、クリア判定されなかった作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を投入或いは前記サーボ電源の通電状態を維持し、ブレーキの解除動作を許容することを特徴とする。

本発明によれば、機械装置の指令角度情報と、制御部が実行している作業ステップの指令角度の比較結果により、産業用ロボットを含む機械装置がサーボロックのまま待機状態となることを検出するようにしたことによって、稼働状態の機械装置の消費電力を削減することができる。

より具体的には、作業プログラムを自動的に解析してサーボ電源を遮断することが可能か否かを判定することにより、サーボ電源を遮断できる時間を増やし、より消費電力を削減でき、作業プログラムの作成時に作業者がサーボ電源の遮断命令を教示する手間が不要となる。さらに、作業プログラムにサーボ電源の遮断命令を教示するよりも、作業プログラムの解析に基づく、より適切なタイミングでサーボ電源を遮断できるようになるため、効果的に消費電力を削減することができる。

本発明を具体化した一実施形態の産業用ロボット制御装置の内部構成及びその周辺装置を示すブロック図。 産業用ロボット制御装置の制御対象の産業用ロボットと１軸ポジショナの斜視図。 一実施形態の産業用ロボット制御装置が実行するフローチャート。 １軸ポジショナの作業プログラムの各作業ステップに記述されたステップ指令角度の例の説明図。 図４のステップ指令角度で制御部が制御した場合のサーボモータ消費電力の時間的推移を示す説明図。 他の実施形態における産業用ロボットの作業ステップのステップ指令角度情報を表で示した説明図。 （ａ）は従来例のサーボモータ消費電力の時間的推移と、（ｂ）は実施形態のサーボモータ消費電力の時間的推移を示す説明図。 他の実施形態の一実施形態の産業用ロボット制御装置が実行するフローチャート。 他の実施形態の一実施形態の産業用ロボット制御装置が実行するフローチャート。 他の実施形態の一実施形態の産業用ロボット制御装置が実行するフローチャート。

以下、本発明の産業用ロボット制御装置を、アーク溶接を行う溶接ロボット及びポジショナを制御する溶接ロボット制御装置（以下、単にロボット制御装置という）に具体化した一実施形態を図１〜図５を参照して説明する。

図２に示すように、ロボット制御装置３００は、アーク溶接を行う多関節型ロボット１００、及びポジショナ２００を制御する。なお、図示はしないが、前記多関節型ロボット１００とポジショナ２００とに駆動電力を供給する図示しない溶接電源装置が設けられている。多関節型ロボット１００及びポジショナ２００は、機械装置に相当する。

前記多関節型ロボット１００は、基台１００ａに設けられた数個のアーム１２ａ〜１２ｅと、溶接トーチ（以下、単にトーチという）１１と、図１に示すように各アーム間に存在する各関節の関節角度を変えるための６個（複数個）の駆動アクチュエータとしてのサーボモータ（駆動モータ）１３ａ〜１３ｆとを備えている。なお、アームとサーボモータに付する符号は、トーチ１１側よりロボット１００が設置される基台１００ａ（すなわち、大地面）に向けてアルファベット順で示す。

図１に示すようにアーム（旋回ベース）１２ｅは、基台１００ａの上に取り付けられ、Ｊ１軸回りに旋回する。アーム１２ｅの上にはアーム１２ｄが取り付けられ、Ｊ２軸回りに揺動する。アーム１２ｄの上端にはアーム１２ｃが取り付けられ、Ｊ３軸回りに揺動する。アーム１２ｃの先端部には、アーム１２ｂが取り付けられて、アーム１２ｂの長手方向に向くＪ４軸回りに回転する。アーム１２ｂの先端部にはアーム１２ａが取り付けられて、Ｊ４軸に直交する手首軸としてのＪ５軸回りに揺動する。

アーム１２ａの先端部には回転体１２ｆが取り付けられて、Ｊ５軸に直交する手首軸としてのＪ６軸回りに回転する。回転体１２ｆには前記トーチ１１が取り付けられている。Ｊ１軸乃至軸Ｊ６軸は、サーボモータ１３ａ〜１３ｆにより回転駆動される。Ｊ１軸〜Ｊ６軸により作動するアーム等によりマニピュレータが構成されている。

又、サーボモータ１３ａ〜１３ｆ及び後述するサーボモータ１３ｇには、ロボット制御装置３００のサーボ電源１６ａ〜１６ｇを介してサーボドライバ３８ａ〜３８ｆ（図１参照）が接続されている。ロボット制御装置３００のサーボドライバ３８ａ〜３８ｇ（図１参照）により回転駆動電力が供給されるともに、ロボット制御装置３００から送信される制御信号によって制御される。サーボ電源１６ａ〜１６ｇが遮断されることにより、サーボモータ１３ａ〜１３ｇの駆動が停止される。

又、前記トーチ１１は、アーム１２ａの先端のエンドエフェクタ取付部１４を介して取り付けられている。この多関節型ロボット１００では、トーチ１１を用いてワークに対してアーク溶接が行われる。

このように、多関節型ロボット１００は、複数個のサーボモータ１３ａ〜１３ｆがロボット制御装置３００により制御され、回転駆動されることによって、多関節型ロボット１００の各関節が回転し、且つアーム１２ａ〜１２ｅが移動する。これにより、エンドエフェクタ取付部１４に取付けられたトーチ１１が上下前後左右に移動可能とされ、所望の位置とされるとともに、その姿勢も所望の状態とされる。

図２に示すように多関節型ロボット１００のアーム１２ｃ近傍には、トーチ１１に対して溶接ワイヤ（図示しない）を送給するワイヤ送給装置１５が設けられている。前記溶接ワイヤには図示しない溶接電源装置からトーチ１１に高電圧の溶接電圧が供給されることにより、溶接ワイヤの先端とワークとの間にアークが発生し、その熱で溶接ワイヤが溶融することで、ワークが溶接される。

図２に示すポジショナ２００は、２軸ポジショナであり、多関節型ロボット１００のトーチ１１と対向し、ワークを傾斜させて当該ワークをトーチ１１による溶接に適する状態とする。すなわち、ポジショナ２００は、溶接時にワークが載置される略円形のワーク載置面２１０ａを有するワーク載置台２１０と、該ワーク載置台２１０を所定方向に傾斜自在に支持する支持台２２０と、前記ワーク載置台２１０の傾斜量を変えるサーボモータ１３ｇを備えている。

そして、前記トーチ１１は、その先端部がワーク載置面２１０ａに対向するように多関節型ロボット１００に設けられている。このようにして、ポジショナ２００がワークを自在に傾斜させるとともに、前述したように複数個のサーボモータ１３ａ〜１３ｆによってアーム１２ａ〜１２ｅを変位させることで、ワークがトーチ１１に対して溶接に適する所要の位置及び姿勢関係に設定される。

又、サーボモータ１３ａ〜１３ｇにより動作する前記各アーム１２ａ〜１２ｅ、回転体１２ｆ及びワーク載置台２１０には、ブレーキ４０ａ〜４０ｇが設けられている。ブレーキ４０ａ〜４０ｇは、無励磁作動形の機械式ブレーキであって、無励磁時にロボット２０のアーム１２ａ〜１２ｅ、回転体１２ｆ、ワーク載置台２１０をそれぞれ拘束し、励磁時に前記アーム１２ａ〜１２ｅ、回転体１２ｆ、ワーク載置台２１０の拘束をそれぞれ解除するコイル（図示しない）を有する。

次に、ロボット制御装置３００について説明する。
図１に示すように、前記ロボット制御装置３００は、ＣＰＵ３１、多関節型ロボット１００の作業や動作、及びポジショナ２００の動作を規定する作業プログラムのバッファとして機能するＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、及びタイマー（ＴＩＭＥＲ）３４を備えている。ここで、前記バッファはＦＩＦＯバッファとなっており、バッファに格納された各種データは先入れ・先出しで処理される。

ＲＯＭ３３には、ロボットの動作制御を実行するための制御プログラムとその実行条件や制御定数などのデータが格納される。ＲＡＭ３２には、ＣＰＵ３１のワーキングエリアとして用いられ、計算途中のデータが一時的に格納される。タイマー３４は、定期時刻ごとに同期信号を発生する。同期信号は、サーボドライバ３８ａ〜３８ｇへの指令値の更新タイミングとして使用される。

さらに、ロボット制御装置３００は、多関節型ロボット１００に対して教示された教示データが格納されるハードディスク３５、及び、ティーチペンダント（以下、単にＴＰという）３６ａが接続されるティーチペンダントＩ／Ｆ（インターフェース）３６を備えている。このＴＰ３６ａは、多関節型ロボット１００に前記作業プログラムを教示する教示手段として用いる。さらに、ロボット制御装置３００は、操作ボックスＩ／Ｆ３７及びサーボドライバＩ／Ｆ３８を備えている。この操作ボックスＩ／Ｆ３７には、教示した作業プログラムのタイミングをＣＰＵ３１に与える操作ボックス３７ａが接続されている。又、サーボドライバＩ／Ｆ３８には、前記複数のサーボドライバ（サーボ機構）３８ａ〜３８ｇが接続されている。

以上説明したＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、タイマー３４、ハードディスク３５、ティーチペンダントＩ／Ｆ（ＴＰＩ／Ｆ）３６、操作ボックスＩ／Ｆ３７、及びサーボドライバＩ／Ｆ３８は、バス（ＢＵＳ）３９を介して相互に接続され、上述した各機能を実現すべく必要な信号をやりとりするように構成されている。

ハードディスク３５には、多関節型ロボット１００及びポジショナ２００の動作が定められた作業プログラムが格納されている。この作業プログラムは、多関節型ロボット１００及びポジショナ２００の一連の移動や動作等をある所定の単位動作ごとに区切って表した複数の作業ステップ（教示ステップともいう）から構成されている。例えば、作業ステップには、多関節型ロボット１００のトーチ１１をあるポジションから別のポジションに移動させる命令、及びポジショナ２００をある傾斜角度から次の傾斜角度を示す指令角度等によって構成される。又、作業ステップには、そのような移動命令とともに、溶接を開始させる溶接開始命令、溶接終了命令等が含まれている。

又、前記ＣＰＵ３１は、前記作業プログラム、ＴＰ３６ａや操作ボックス３７ａから送信される操作信号、又は、各サーボモータ１３ａ〜１３ｆに設けられた図示しないエンコーダからの現在位置情報等に基づいて、所定のデータ演算処理を行い、バス３９及びサーボドライバＩ／Ｆ３８を介して各サーボドライバ３８ａ〜３８ｇに動作指令を与える。これにより、サーボモータ１３ａ〜１３ｇが制御され回転駆動され、前述したように、トーチ１１がワークに対して溶接に適した所要の位置及び姿勢関係とされる。

又、ロボット制御装置３００は、前記ＣＰＵ３１の制御信号により前記ブレーキ４０ａ〜４０ｇの図示しない各コイルを励磁又は無励磁（消磁）するブレーキ回路４２ａ〜４２ｇが設けられている。

（実施形態の作用）
上記のように構成されたロボット制御装置３００の作用を図３〜図５を参照して説明する。図３は、ＣＰＵ３１が、作業プログラムを再生時に実行する解析プログラムのフローチャートであり、作業ステップ毎に実行される。なお、本実施形態では、前記フローチャートは、機械装置であるポジショナ２００に関してブレーキを拘束動作又は解除動作させるためのものである。

（Ｓ１０）
ＣＰＵ３１は、作業プログラムの再生開始信号が入力されると、ハードディスク３５に格納されている作業プログラムを読み出し、作業プログラム中の作業ステップに含まれている軌道命令（座標情報、速度情報、動作命令等のデータからなる）を解析する。なお、動作命令には、例えば溶接トーチ１１の移動命令、溶接開始命令等を含む。

又、前記ＣＰＵ３１は、軌道計画部としての公知の機能も有する。軌道計画部は、本願発明の要部ではないため、詳細な説明は省略するが、軌道計画部として機能するときは、ＣＰＵ３１は、作業プログラムを解析した結果、作業ステップに記述された各種の動作命令を軌道スタックとしてのバッファに格納するものである。又、前記ＣＰＵ３１は、軌道計画部としては、前記軌道スタックに格納された動作命令を読み出し、それに基づいて溶接トーチ１１の軌道計画を立案するとともに、並びにポジショナ２００の動作計画を立案して、当該作業ステップの制御実行時にサーボモータ１３ａ〜１３ｇの回転角、前記ステップ指令角度や回転速度等の情報を前記動作指令としてサーボドライバ３８ａ〜３８ｇに対して通知する。

又、ＣＰＵ３１は、前記作業プログラムから、現在制御が実行されている作業ステップ（以下、現作業ステップという）の次の作業ステップ（以下、次作業ステップという）を読み込みして、次作業ステップにおいてポジショナ２００の軸が移動（すなわち、回転）するか否かを、Ｓ１０〜Ｓ３０で判定する。前記次作業ステップは、解析対象の作業ステップに相当する。

Ｓ１０では、下記のことが行われる。
まず、ＣＰＵ３１が制御実行している現作業ステップのポジショナ２００に関する指令角度（すなわち、現作業ステップの指令角度）と、次作業ステップにおけるポジショナ２００の指令角度（次作業ステップの指令角度）が同じか、或いは同じ程度か否かを判定する。以下、この判定は角度条件の判定に相当する。

前記次作業ステップの指令角度は、指令角度情報に相当する。
ここで、現作業ステップの指令角度と次作業ステップの指令角度が同じ程度か否かは、両者の差の絶対値（すなわち絶対値差）が、閾値以内か否かで判定される。前記閾値は、０以外の、同じ程度と見てよい角度が予め設定されている。同じ程度と見て良い角度とは、例えば溶接作業に悪影響を与えない角度、或いは、多関節型ロボット１００の作動に悪影響を与えない角度である。

角度条件の判定が、クリア判定の場合、すなわち、現作業ステップの指令角度と次作業ステップの指令角度が同じか、或いは同じ程度であると判定した場合、Ｓ２０に移行し、クリア判定しない場合には、Ｓ５０に移行する。 （Ｓ２０）
Ｓ２０では、ポジショナ２００の停止時間を算出するために、以下の処理を行う。すなわち、次作業ステップ以降のステップを順番に解釈していき、各ステップにおいて、上記Ｓ１０と同様にポジショナ２００の指令角度に変化があるかを確認する。そして、ポジショナ２００の指令角度の変化値が上記閾値を越えたステップを、回転動作が再開されるステップであると認識し、次作業ステップの実行開始時刻（すなわちポジショナ２００の停止開始時刻）から、ポジショナ２００の回転動作が開始されるまでの時間を算出する。この時間を停止時間と呼ぶものとする。停止時間は、次作業ステップの実行開始時刻（ポジショナ２００の停止開始時刻）からポジショナ２００が次に動作を開始するまでの時間であり、前述した軌道命令（座標情報、速度情報、動作命令等のデータ）から算出することができる。なお、上記停止時間には、厳密にはブレーキを作動開始してから実際に作動完了するまでの時間が含まれるために、ポジショナ２００が純粋に停止している時間だけを指しているわけではないが、説明の便宜上、停止時間として定義する。この停止時間に対し、ブレーキにより拘束されて実際にポジショナ２００が停止している時間のことを、ブレーキ拘束時間と定義する。

停止時間の算出後は、以下の処理を行う。すなわちポジショナ２００の停止時間が、次作業ステップにおいてブレーキを動作した場合のブレーキ動作時間よりも長いか否かを判定する。この判定は時間条件の判定に相当する。

ブレーキ動作時間とは、当該作業ステップにおいて、ブレーキ４０ｇの拘束動作開始から作動中の軸に対して拘束が完了する迄の時間、又は、拘束中の軸の解除の開始から前記軸の解除が完了する迄の時間である。

ブレーキ動作時間は、ブレーキ４０ｇの仕様に応じて予め設定されたパラメータ等として、作業プログラムに記述され、或いは、図示しないメモリに格納されて、前記判定の時に使用される。時間条件の判定がクリア判定の場合、すなわち、ＣＰＵ３１は、軸の停止時間がブレーキ作動時間よりも長いと判定した場合、Ｓ３０に移行し、クリア判定しない場合には、Ｓ５０に移行する。

（Ｓ３０）
Ｓ３０では、ＣＰＵ３１は、次作業ステップにおいてポジショナ２００の軸の停止により得られる電力削減量が、次作業ステップにおいてブレーキ動作を行った場合のブレーキ動作電力量よりも多いか否かを判定する。この判定は電力削減量条件の判定に相当する。

ポジショナ２００の軸の停止により得られる電力削減量は、仮に軸の停止の代わりにサーボモータ１３ｇに対してサーボ制御を上述したブレーキ拘束時間だけ行った場合の電力消費量である。又、ブレーキ動作電力量は、ブレーキ４０ｇの拘束動作開始から作動中の軸に対して拘束が完了する迄の時間中に使用される電力消費量、又は、拘束中の軸の解除の開始から前記軸の解除が完了する迄の時間中に使用される電力消費量である。

又、サーボ制御を上述したブレーキ拘束時間だけ行った場合の電力消費量は、サーボモータ１３ｇをサーボ制御するに必要な仕様に応じて予め設定されたパラメータから算出可能であり、又、ブレーキ動作電力量は、ブレーキ４０ｇの仕様に応じて予め設定されたパラメータから算出可能であり、これらのパラメータは、作業プログラムに記述され、或いは、図示しないメモリに格納されて、前記判定の時に使用される。

電力削減量条件の判定が、クリア判定の場合、すなわち、ＣＰＵ３１は、次作業ステップにおいてポジショナ２００の軸の拘束停止により得られる電力削減量が、次作業ステップにおいてブレーキ動作を行った場合のブレーキ動作電力量よりも多いと判定した場合、Ｓ４０に移行し、クリア判定しない場合には、Ｓ５０に移行する。

（Ｓ４０）
Ｓ４０では、ＣＰＵ３１は、現作業ステップの再生が終了するまで待機し、以下のように制御する。

１）現作業ステップの前の作業ステップが、上記３つの条件のいずれか１つをクリア判定していない場合
現作業ステップの再生終了と同時に、ＣＰＵ３１は、ブレーキ回路４２ｇによる図示しないコイルを無励磁（消磁）させて図示しないブレーキを拘束動作させる。合わせて、ＣＰＵ３１は、サーボ電源１６ｇを遮断し、サーボモータ１３ｇの駆動を停止する。

２）現作業ステップの前の作業ステップが、上記３つの条件をいずれもクリア判定している場合
現作業ステップの再生終了と同時に、ＣＰＵ３１は、ブレーキ回路４２ｇによる図示しないコイルの無励磁（消磁）を維持して図示しないブレーキによる軸の拘束を継続させる。合わせて、ＣＰＵ３１は、サーボ電源１６ｇを遮断を維持し、サーボモータ１３ｇの駆動の停止を維持する。

なお、ＣＰＵ３１が制御部として現作業ステップの処理が完了した時点、すなわち、Ｓ４０で、ＣＰＵ３１は、現作業ステップの指令角度を次作業ステップの指令角度に更新する。

（Ｓ５０）
Ｓ５０では、ＣＰＵ３１は、現作業ステップの再生が終了するまで待機し、以下のように制御する。

１）現作業ステップの前の作業ステップが、上記３つの条件全部をクリア判定されている場合
現作業ステップの再生完了時よりも以前、すなわち、前記再生完了時から遡ってブレーキを解除するためのブレーキ作動時間分前の時刻に達した時に、ＣＰＵ３１は、ブレーキ回路４２ｇによる図示しないコイルを励磁させて図示しないブレーキを解除動作させる。合わせて、ＣＰＵ３１は、サーボ電源１６ｇを投入し、サーボモータ１３ｇに対するサーボ制御を開始する。

２）現作業ステップの前の作業ステップが、上記３つの条件をいずれもクリア判定していない場合
現作業ステップの再生終了と同時に、ＣＰＵ３１は、ブレーキ回路４２ｇによる図示しないコイルの励磁を維持して図示しないブレーキによる軸の拘束解除を継続させる。合わせて、ＣＰＵ３１は、サーボ電源１６ｇの投入を維持し、サーボモータ１３ｇのサーボ制御を維持する。

なお、ＣＰＵ３１が制御部として現作業ステップの処理が完了した時点、すなわち、Ｓ４０で、ＣＰＵ３１は、現作業ステップの指令角度を次作業ステップのステップ指令角度に更新する。

例えば、従来例として図７（ａ）に示す、ステップｎとステップｎ＋１の指令角度がともに同じであって、ステップｎでは、サーボ制御によりがサーボモータ消費電力としてサーボ駆動電力ａが消費されるとともに、ステップｎ＋１では、サーボロック電力ｂが消費される場合を想定する。

この場合、本実施形態によれば、図７（ｂ）に示すようにステップｎ＋１では、サーボ電源が遮断されてブレーキがかかるため、理論的にはサーボロック電力ｂ分が電力削減量となる。なお、説明の便宜上、ブレーキ動作による電力消費は無視している。

（実施例）
次に、図４、図５に示す実施例を図３のフローチャートに即して説明する。
図４は、作業ステップとしてステップ１〜ステップ５をステップ番号順に有し、各作業ステップには２軸ポジショナの指令角度が記憶されている作業プログラムの例である。ＣＰＵ３１は、図３のフローチャートに従い、ステップ１〜ステップ５に記憶されている指令角度になるようにポジショナをサーボ制御する。

（ステップ１への再生）
ステップ１（指令角度０°）への再生動作は、前回の再生動作の終了位置（例えば、ステップ５の指令角度６０°）から開始されるものとする。図３に示したフローチャートのＳ１０の処理では、現作業ステップ（ステップ１）の指令角度が０°、次作業ステップ（ステップ２）の指令角度が２０°となっており、両ステップの指令角度が同じではないため、Ｓ５０に移行する。Ｓ５０では、現作業ステップ（ステップ１）の再生完了時に、電源投入が維持される。

（ステップ２への再生）
Ｓ１０では、現作業ステップ（ステップ２）の指令角度が２０°と次作業ステップ（ステップ３）の指令角度が２０°であって、両ステップの指令角度が同じとなっているので、角度条件がクリア判定されて、Ｓ２０に移行する。なお、説明の便宜上、Ｓ２０の時間条件、及びＳ３０の電力削減量条件はそれぞれクリア判定されたとする。すると、Ｓ４０では、現作業ステップの再生終了と同時に、ＣＰＵ３１は、ブレーキ回路４２ｇによる図示しないコイルを無励磁（消磁）させて図示しないブレーキを拘束動作させる。合わせて、ＣＰＵ３１は、サーボ電源１６ｇを遮断し、サーボモータ１３ｇの駆動を停止する（図５参照）。

（ステップ３への再生）
Ｓ１０では、現作業ステップ（ステップ３）の指令角度が２０°、次作業ステップ（ステップ４）の指令角度が２０°であって、両ステップの指令角度が同じとなり、角度条件がクリア判定されて、Ｓ２０に移行する。なお、説明の便宜上、Ｓ２０の時間条件、及びＳ３０の電力削減量条件はそれぞれクリア判定されたとする。

すると、Ｓ４０では、現作業ステップ（ステップ３）の前の作業ステップ（ステップ２）が、上記３つの条件をいずれもクリア判定している場合であるため、現作業ステップの再生終了と同時に、ＣＰＵ３１は、ブレーキ回路４２ｇによる図示しないコイルの無励磁（消磁）を維持して図示しないブレーキによる軸の拘束を継続させる。合わせて、ＣＰＵ３１は、サーボ電源１６ｇの遮断を維持し、サーボモータ１３ｇの駆動の停止を維持する。

（ステップ４への再生）
Ｓ１０では、現作業ステップ（ステップ４）の指令角度が２０°、次作業ステップ（ステップ５）の指令角度が６０°であるので、両ステップの指令角度が同じではなくなり、角度条件がクリア判定されずに、Ｓ５０に移行する。

現作業ステップ（ステップ４）の前の作業ステップ（ステップ３）が、上記３つの条件全部をクリア判定されている場合であるため、Ｓ５０では、現作業ステップ（ステップ４）の再生完了時よりも以前、すなわち、前記再生完了時から遡ってブレーキを解除するためのブレーキ作動時間分前の時刻に達した時に、ＣＰＵ３１は、ブレーキ回路４２ｇによる図示しないコイルを励磁させて図示しないブレーキを解除動作させる（図５参照）。合わせて、ＣＰＵ３１は、サーボ電源１６ｇを投入し、サーボモータ１３ｇに対するサーボ制御を開始する。

本実施形態のロボット制御装置によれば、下記の特徴がある。
（１） 本実施形態のロボット制御装置は、ＣＰＵ３１（解析部）は、解析対象の作業ステップに記述されたポジショナ２００（機械装置）の次作業ステップの指令角度（指令角度情報）が、ＣＰＵ３１（制御部）が実行している作業ステップの指令角度と同じか又は同じ程度と判断する閾値以内の差を有しているか否かの角度条件の判定をする。そして、角度条件のクリア判定がされた場合は、ＣＰＵ３１（制御部）は当該クリア判定がされた作業ステップの制御実行時にポジショナ２００（機械装置）のサーボ電源１６ｇを遮断するとともにブレーキ４０ｇを拘束動作させ、或いは前記サーボ電源の遮断状態を維持するとともに前記ブレーキの拘束状態を維持する。又、クリア判定がされなかった場合は、当該クリア判定がされなかった作業ステップの制御実行時にＣＰＵ３１（制御部）はポジショナ２００（機械装置）のサーボ電源１６ｇを投入し、かつブレーキ４０ｇの解除動作を許容する。この結果、本実施形態によれば、ポジショナ指令角度の変化により、ポジショナの軸の待機状態となる時間を増やし、稼働状態のポジショナの消費電力を削減できる。

又、ロボットの動作は予め作成された作業プログラムに従うため、作業プログラムを自動的に解析することで、ブレーキおよび電源遮断タイミングを適切に設定することができる。そのため、公知となっている従来技術の場合よりも効果的に電力を削減できる。

さらに、本実施形態によれば、作業プログラムが自動的に解析されて条件のクリア判定が行われることにより、作業プログラムの作成時に作業者がサーボ電源の遮断を教示する手間が不要となる。さらに、作業プログラムにサーボ電源の操作を教示するよりも、より適切なタイミングでサーボ電源を操作できるようになるため、効果的に消費電力を削減できる。

（２） 本実施形態のロボット制御装置は、角度条件のクリア判定がされた場合は、さらに、ＣＰＵ３１（解析部）は、次作業ステップにおけるポジショナ（機械装置）の停止時間が当該次作業ステップにおける前記ブレーキの動作時間よりも長いか否かの時間条件、及び、次作業ステップにおけるポジショナ（機械装置）の停止による電力削減量が当該解析対象のステップにおけるブレーキの作動による電力消費量よりも大きいか否かの電力削減量条件の両条件を共に満足しているか否かを判定する。又、前記両条件がクリア判定がされた場合には、当該電力削減量条件のクリア判定がされた作業ステップの制御実行時にＣＰＵ３１（制御部）は、ポジショナ２００（機械装置）のサーボ電源１６ｇを遮断するとともにブレーキ４０ｇを拘束動作させ、或いはサーボ電源１６ｇの遮断状態を維持するとともにブレーキ４０ｇの拘束状態を維持する。

又、前記両条件の少なくともいずれか一方がクリア判定されなかった場合は、当該クリア判定されなかった作業ステップの制御実行をする直前にＣＰＵ３１（制御部）は、ポジショナ２００（機械装置）のサーボ電源１６ｇを投入し、かつブレーキ４０ｇの解除動作を許容する。この結果、本実施形態によれば、前記３つの条件のクリア判定のアンド条件という、より細かな条件の下でポジショナの軸の待機状態となる時間を増やし、稼働状態のポジショナの消費電力を削減できるとともに、ポジショナの軸の待機状態となる時間を増やし、稼働状態のポジショナの消費電力を削減できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく下記のように構成してもよい。
・ 前記実施形態では、角度条件のクリア判定をポジショナ２００の現作業ステップの指令角度と、次作業ステップの指令角度とにより行うようにしたが、多関節型ロボット１００の各軸の現作業ステップ指令角度と、次作業ステップ指令角度とにより行うようにしてもよいことは勿論のことである。

この場合、ロボットのマニピュレータでは、ポジショナと異なり、一定の姿勢を取るために各軸が互いに影響しあうため、各軸のサーボにブレーキを掛け、サーボ電源を遮断できるタイミングが少ない場合もある。この場合、現作業ステップの指令角度と次作業ステップの指令角度との偏差（絶対値差）が一定の閾値以下の場合は、同じ指令角度として扱ってもよい。

図６の例では、軸番号１〜軸番号６（Ｊ１軸〜Ｊ６軸）のステップ１（作業ステップ）〜ステップ３（作業ステップ）の指令角度が示されている。この場合、図６において、軸番号２のステップ１（開始姿勢）では９０°とし、ステップ２（中間姿勢）が９１°とし、ステップ３（目標姿勢）で１００°の場合、ステップ１とステップ２の指令角度の偏差は、閾値（例えば２°）よりも小さいものとして、角度条件はクリア判定するものとする。なお、前記閾値は例示であり、限定するものではない。

又、上記説明では、指令角度情報として、各軸の指令角度が作業ステップに記述されたものとしているが、作業ステップに記述したエンドエフェクタの位置姿勢を指令角度情報としてもよい。この場合、各軸の指令角度は、前記エンドエフェクタの位置姿勢から逆運動学に基づいて算出するものとする。

・ 前記実施形態では、図３のフローチャートで作業プログラムの作業ステップ再生を行ったが、図８に示すように、Ｓ２０及びＳ３０を省略してもよい。
・ 前記実施形態では、図３のフローチャートで作業プログラムの作業ステップ再生を行ったが、図９又は図１０に示すように、Ｓ３０及びＳ２０のうち、いずれか一方を省略してもよい。

・ 前記実施形態では、産業用ロボット制御装置をアーク溶接ロボット制御装置に具体化したが、アーク溶接ロボット制御装置に限定するものではない。ハンドリングロボット、組立ロボット、レーザ加工ロボット、シーリングロボット、塗装ロボット等のロボット制御装置に具体化してもよい。

１６ｇ…サーボ電源、３１…ＣＰＵ、４０ｇ…ブレーキ、
１００…多関節型ロボット、２００…ポジショナ、３００…ロボット制御装置。

Claims (4)

1. 産業用ロボットを含む機械装置の複数の作業ステップが記述された作業プログラムを再生するときに前記作業ステップを順次解析する解析部と、前記解析の結果に基づいて、前記機械装置を制御する制御部を有する産業用ロボット制御装置において、
   前記解析部は、解析対象の作業ステップに記述された前記機械装置の指令角度情報が、前記制御部が実行している作業ステップの指令角度と同じか又は同じ程度と判断する閾値以内の差を有しているか否かの角度条件を判定し、前記角度条件のクリア判定がされた場合、前記制御部は当該クリア判定がされた作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を遮断してブレーキを拘束動作させ、或いは前記サーボ電源の遮断状態及び前記ブレーキの拘束状態を維持し、前記クリア判定がされなかった場合、前記制御部は当該クリア判定がされなかった作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を投入或いは前記サーボ電源の通電状態を維持し、ブレーキの解除動作を許容することを特徴とする産業用ロボット制御装置。
2. 前記角度条件のクリア判定がされた場合は、
   前記解析部は、さらに前記解析対象の作業ステップ以降における前記機械装置の停止時間を算出し、この停止時間がブレーキ動作時間よりも長いか否かの時間条件を判定し、
   前記制御部は、
   前記時間条件のクリア判定がされた場合には、
   当該時間条件のクリア判定がされた作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を遮断するとともにブレーキを拘束動作させ、或いは前記サーボ電源の遮断状態及び前記ブレーキの拘束状態を維持し、
   前記時間条件のクリア判定がされなかった場合には、当該時間条件のクリア判定されなかった作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を投入或いは前記サーボ電源の通電状態を維持し、ブレーキの解除動作を許容することを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット制御装置。
3. 前記角度条件のクリア判定がされた場合は、
   前記解析部は、さらに前記解析対象の作業ステップ以降における前記機械装置の停止による電力削減量を算出し、この電力削減量が、前記ブレーキの作動による電力消費量よりも大きいか否かの電力削減量条件の判定をし、
   前記制御部は、
   前記電力削減量条件のクリア判定がされた場合には、当該電力削減量条件のクリア判定がされた作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を遮断或いは前記サーボ電源の遮断状態を維持し、
   前記電力削減量条件のクリア判定がされなかった場合には、当該電力削減量条件のクリア判定されなかった作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を投入或いは前記サーボ電源の通電状態を維持し、ブレーキの解除動作を許容することを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット制御装置。
4. 前記角度条件のクリア判定がされた場合は、
   前記解析部は、さらに前記解析対象の作業ステップ以降における前記機械装置の停止時間を算出し、この停止時間が前記ブレーキの動作時間よりも長いか否かの時間条件、及び、前記解析対象の作業ステップにおける前記機械装置の停止による電力削減量がる前記ブレーキの作動による電力消費量よりも大きいか否かの電力削減量条件の両条件を共に満足しているか否かを判定し、
   前記制御部は、
   前記両条件がクリア判定された場合には、当該電力削減量条件のクリア判定がされた作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を遮断するとともにブレーキを拘束動作させ、或いは前記サーボ電源の遮断状態及び前記ブレーキの拘束状態を維持し、
   前記両条件の少なくともいずれか一方がクリア判定されなかった場合には、クリア判定されなかった作業ステップの制御実行時に前記機械装置のサーボ電源を投入或いは前記サーボ電源の通電状態を維持し、ブレーキの解除動作を許容することを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット制御装置。