JP4501642B2 - ロボット制御システム - Google Patents

Description

本発明は、ロボットあるいはロボット制御装置のトラブル復旧手順を表示させる教示ペンダントの電源制御機能を備えるロボット制御システムに関する。

ロボットの教示ペンダントは、教示用操作パネルや表示装置等が設けられており、操作パネルを操作して、ロボットのアームの動きを見ながら教示を行なったり、操作パネルを操作してロボットに必要なパラメータの設定や、ロボットあるいはロボット制御装置の状態を表示したり、異常が発生した時のアラーム表示を行なっている。

ロボットあるいはロボット制御装置に異常が発生すると、該ロボットシステムは動作できなくなる。複数のロボットシステムが作業を分担する生産ラインでは、１台のロボットシステムに異常や故障が起こると全てのロボットシステムを停止しなくてはならなくなり、その間の生産が停止するため、ロボットシステムのユーザーは異常や故障が発生したときには、速やかにその異常や故障の原因を調査し、異常や故障の箇所を特定し、処置することが求められる。この異常や故障の箇所の特定や原因究明および異常や故障の箇所の特定をした後の復旧は、ロボットシステムの製造メーカより発行される保守説明書等を使用して行なっていた。また、この異常や故障の箇所特定と制御基板やリレー等の機器交換をより迅速に行なうため、保守説明書等の記載内容を教示ペンダントの表示装置に表示するロボットシステムの提案が成されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の内容は、アラーム原因や復旧手順等の情報が記憶されるアラーム処理データ記憶手段、アラーム発生をオペレータに知らせるためのアラーム表示データを生成するアラーム表示データ生成手段、アラーム種別である調査項目データを生成する調査項目データ生成手段、ロボット制御装置の内部状態を調査するアラーム要因調査手段、オペレータが調査データを入力する調査データ入力手段、最終的なアラーム原因を判断するアラーム原因判断手段、アラーム原因に対する復旧手順データを生成する復旧手順データ生成手段、で構成されるロボットの教示ペンダントにより、オペレータはアラーム原因を簡単に究明でき、早期に復旧作業ができるというものである。
特開平９−７６１８２号公報（第３−４頁、第１図）

ところが、特許文献１には教示ペンダントの電源についての記載がないが、ロボット制御装置と通信線と共に接続され、供給されていると想定される。アラーム復旧のため、例えばロボット制御装置内の制御基板やリレー等の機器を交換する時は、ロボット制御装置の電源を遮断して行なわれる。そのため教示ペンダントへの電源は供給されなくなり、教示ペンダントの表示を見ながらの復旧作業の継続ができなくなってしまう。仮に、電源を通電状態のまま、教示ペンダントの表示を見ながらの復旧作業を行なおうとした場合、制御基板やリレー等の機器の交換は電源が供給されたまま行われることになり、基板等の破損や作業者への感電事故が発生する危険性が考えられる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットあるいはロボット制御装置のトラブル復旧作業を支援する教示ペンダントへの電源制御機能を備え、教示ペンダントの表示装置に、トラブルの調査手順、基板や機器交換手順の表示を行ない、トラブルの復旧を迅速に、かつ安全に行なう事ができるロボット制御システムを提供することを目的とする。さらに、電源の投入状態を気にせずに電源投入と遮断の操作を行なうことができ、それによってケアレスミスが防止できるロボット制御システム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、ロボット（２）と、前記ロボットの教示と操作と異常発生時の原因究明と復旧手順を表示装置（４４）に表示する教示手段（３）と、前記ロボットの制御のための制御電源（２２）を供給する第１の電源装置（１２）を有するロボット制御装置（４）と、を備える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、前記教示手段用の制御電源（２３）を供給する第２の電源装置（１３）を更に備え、前記第１の電源装置（１２）と前記第２の電源装置（１３）への供給電源を切り替える電源切替制御回路（１１）と、を備えることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記電源切替制御回路は、前記第１の電源装置が電源投入されている状態では、前記第２の電源装置への電源投入はされないことを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記電源切替制御回路は、前記第２の電源装置が電源投入されている状態で前記第１の電源装置への電源投入を行なう時には、前記第２の電源装置への電源を遮断後に前記第１の電源装置への電源投入を行なうことを特徴とするものである。

請求項１の発明によると、ロボット制御装置の制御電源供給では教示ペンダントへの制御電源の供給が行なわれる他に、教示ペンダントのみに制御電源の供給ができるため、教示ペンダントの支援表示を見ながらロボットあるいはロボット制御装置の復旧作業が可能であり、その際の機器損傷や作業者への感電事故を防止することができる。
また、請求項２および請求項３の発明によると、ロボット制御装置用電源装置と教示ペンダント用の電源装置の投入と遮断シーケンスがロボット制御装置に備わっているため、作業者は、電源の投入状態を気にせずに電源投入と遮断の操作を行なえばよく、それによってケアレスミスが防止できる効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態として実施例を図に基づいて説明する。

図１は、本発明を実施するロボット制御システムの概略構成図である。
図１において、１は商用電源、２はロボット、３は教示手段の一例としての教示ペンダント、４はロボット制御装置、５は電源部、６は駆動部、７は制御部である。
以下、図１を用いて本発明を実施するロボット制御システムの構成を説明する。
ロボット制御システムは、ロボット２と、ロボット２の教示と操作と異常発生時の原因究明手順と復旧手順を表示する表示装置を備えた教示ペンダント３と、ロボット２と教示ペンダント３が接続され商用電源１の供給を受けるロボット制御装置４と、で構成されている。ロボット制御装置４は、本ロボットシステムの統括制御を行なう制御部７と、ロボット２の図示しない駆動軸（モーター）に駆動電流を流しロボット２の各軸を駆動する駆動部６と、制御部７並びに教示ペンダント３へ制御電源を、駆動部６へ制御電源および駆動電源を供給する電源部５と、で構成される。ロボット２の教示と、操作と、異常発生時の原因究明と、復旧手順のための表示は、制御部７の指示のもとで教示ペンダント３に接続された通信路を介して行なわれる。尚、ロボット制御装置４には、ほかに入出力部、駆動電源の投入と遮断を制御する駆動電源投入制御部等を備えるが、本願の主要となる構成部ではないので図示と説明は割愛する。

図２は、本発明の電源部およびその接続先を図示した接続図である。
図２において、１１は電源切替制御回路、１２は制御電源装置、１３はＴＰ（ティーチペンダント）電源装置、１４は制御装置電源スイッチ、１５はＴＰ電源入スイッチ、１６はＴＰ電源切スイッチ、１７、１８、１９はリレー、２０、２１はダイオード、２２はＲＣ（ロボットコントローラ）制御電源、２３はＴＰ制御電源、２４は電磁接触器、２５は駆動電源、３１は第１回路ライン、３２は第２回路ラインである。尚、図１と同じ説明符号のものは、図１と同じ構成要素を示している。
以下、図２を用いて電源部５およびその接続先について説明する。
電源部５は、商用電源１より電源の供給を受け、駆動部６および制御部７への制御用電源であるＲＣ制御電源２２と、教示ペンダント３への制御用電源であるＴＰ制御電源２３と、を出力すると共に、制御部７の出力する制御信号に基づき駆動部６へ駆動電源２５を出力する。電源部５には、ＲＣ制御電源２２とＴＰ制御電源２３とを供給する制御電源装置１２と、ＴＰ制御電源２３を供給するＴＰ電源装置１３が備わり、これらの電源装置１２、１３は、電源切替制御回路１１で商用電源１からの電源供給が制御される。尚、制御電源装置１２から出力されるＲＣ制御電源２２はダイオード２０を介してＴＰ制御電源２３へも出力される。ＴＰ電源装置１３から出力される電源はダイオード２１を介してＴＰ制御電源２３へ出力される。

電源切替制御回路１１は、作業者の操作で、ＲＣ制御電源２２の投入と遮断を行なう制御装置電源スイッチ１４と、教示ペンダント３のＴＰ制御電源２３の投入を行なうＴＰ電源入スイッチ１５と遮断を行なうＴＰ電源切スイッチ１６とがロボット制御装置４の操作面に備わる。尚、ＴＰ電源入スイッチ１５とＴＰ電源切スイッチ１６はモーメンタリ型である。尚、ロボット制御装置４のスイッチ操作で、回路上の接点が動作する回路構成であってもよい。

電源切替制御回路１１は、商用電源１より電源は電源部５に引込まれ、制御装置電源スイッチ１４の常開接点とＴＰ電源装置１３の出力で駆動されるリレー１７常閉接点とが直列接続され、制御電源装置１２へ接続する第１回路ライン３１と、ＴＰ電源入スイッチ１５の常開接点とＴＰ電源装置１３の出力で駆動されるリレー１９の常開接点とが並列接続ののちＴＰ電源切スイッチ１６の常閉接点と第１回路ライン３１の途中より駆動されるリレー１８の常閉接点とが直列接続されＴＰ電源装置１３に接続する第２回路ライン３２で構成されている。

図３は、本発明の電源切替制御回路による制御電源装置、ＴＰ電源装置への電源供給切替えの状態遷移図である。尚、図３において、図２と同じ説明符号は図２と同じ構成要素を示している。
以下、制御電源装置１２、ＴＰ電源装置１３より、教示ペンダント３、制御部７、および駆動部６への制御用電源供給の状態（ステート）について図３を用いて説明する。尚、駆動電源２５の供給については、本発明の主要となる構成ではないので説明は割愛する。

ステートＴ１：商用電源１をロボット制御装置４の電源部５へ供給を開始する。これは、電源側の断路器の投入などで行なわれる。

ステートＴ２：電源部５では第１回路ライン３１の制御装置電源スイッチ１４が開路状態、第２回路ライン３２のＴＰ電源入スイッチ１５が開路およびリレー１９の接点は開路であるため、制御電源装置１２およびＴＰ電源装置１３には商用電源１が供給されず、ＲＣ制御電源２２およびＴＰ制御電源２３は出力されない。ステートＴ２ではＴＰ電源切スイッチ１６のオンオフの操作をしても第２回路ライン３２は開路状態のままでステートＴ２より変化しない。
また、制御装置電源スイッチ１４を閉路すると、ステートＴ３へ移行する。また、ＴＰ電源入スイッチ１５のオンオフの操作をすると、ステートＴ４へ移行する。

ステートＴ３：ステートＴ２より制御装置電源スイッチ１４を閉路すると移行するステートである。その移行過程は、まず、制御装置電源スイッチ１４を操作して接点を閉路すると、リレー１７の常閉接点は閉路しているため、商用電源１は第１開路ライン３１を介して制御電源装置１２に供給され、制御電源装置１２はＲＣ制御電源２２を出力し、駆動部６および制御部７へ制御用電源を供給する。また、ダイオード２０を介してＴＰ制御電源２３へ接続されているので教示ペンダント３への制御電源も供給される。第１回路ライン３１の途中より接続されるリレー１８はオンとなり、その常閉接点は開路して第２開路ラインを遮断し、ＴＰ電源装置１３への商用電源１の接続はされることはないため、ＴＰ電源入スイッチ１５並びにＴＰ電源切スイッチ１６を操作しても、このステートよりの変化はない。そして、制御装置電源スイッチ１４を操作して接点を開路すると、第１回路ライン３１は遮断されるためステートＴ２へ移行する。

ステートＴ４：ステートＴ２よりＴＰ電源入スイッチ１５を操作して接点を閉路すると移行するステートである。但し、該スイッチはモーメンタリ型のため操作を開放すると、その接点は開路する。その移行過程は、まず、ステートＴ２ではＴＰ電源装置１３より電源出力されていないのでリレー１８はオフでありその常閉接点は閉路しており、リレー１９もオフでその常開接点は開路している。また、ＴＰ電源切スイッチ１６の常閉接点は閉路している。ここでＴＰ電源入スイッチ１５を操作して接点を閉路すると、ＴＰ電源入スイッチ１５、ＴＰ電源切スイッチ１６、リレー１８の第２回路ライン３２が閉路して商用電源１をＴＰ電源装置１３へ供給し、その出力はダイオード２１を介してＴＰ制御電源２３となり、教示ペンダント３へ電源を供給する。尚、ダイオード２０で電流の逆流が阻止されるためＲＣ制御電源２２へ電源が供給されることはない。一方、ＴＰ制御電源２３の出力に接続されたリレー１９がオンとなりその常開接点が閉路するので第２回路ライン３２は自己保持され、ＴＰ電源入スイッチ１５の接点が開放されてもステートＴ４を維持する。このステートＴ４よりＴＰ電源切スイッチ１６を操作してその常閉接点を開路すると、第２回路ライン３２が遮断されるためＴＰ制御電源２３へ商用電源１への供給が遮断され、ステートＴ２へ移行する。また、このステートＴ４より制御装置電源スイッチ１４を操作して接点を閉路するとステートＴ５へ移行する。

ステートＴ５：ステートＴ４より制御装置電源スイッチ１４を操作して接点を閉路すると移行するステートである。その移行過程は、まず、ステートＴ４ではＴＰ電源装置１３の出力に接続されたリレー１７がオンであるためその常閉接点は開路している。この状態より制御装置電源スイッチ１４を操作してその常開接点を閉路すると、第１回路ライン３１の途中から接続されているリレー１８がオンしその常閉接点が開路するため、第２回路ライン３２が遮断されＴＰ電源装置１３より電圧出力が停止し、接続されているリレー１７、１９がオフする。リレー１９のオフではその常開接点が開路するので第２回路ライン３２の自己保持が解除される。すなわち、このステートＴ５は、制御電源装置１２並びにＴＰ電源装置１３共に商用電源１の供給を受けない状態である。リレー１７がオフすると、その常閉接点は閉路するので第１回路ライン３１を介して商用電源１が制御電源装置１２に供給されるため、このステートより引き続きステートＴ３へ移行する。

このように、電源切替制御回路１１は、制御装置電源スイッチ１４の接点が開路状態ではＴＰ電源入スイッチ１５およびＴＰ電源切スイッチ１６の操作で教示ペンダント３への制御電源であるＴＰ制御電源２３だけのオン／オフを行ない、制御装置電源スイッチ１４の操作で教示ペンダント３への制御電源であるＴＰ制御電源２３とロボット制御装置４の制御電源であるＲＣ制御電源２２のオン／オフを行なう。また、教示ペンダント３の制御電源だけが供給されている状態よりロボット制御装置４への電源供給を行なうときは、ＴＰ制御電源２３が一旦オフとなる。

図４は、本発明を実施する教示ペンダントの概略構成図である。
図４において、４１はＤＣ／ＤＣコンバータ、４２はＣＰＵ、４３は操作スイッチ、４４は表示器、４５は通信インターフェース、４６はリセット素子である。尚、図２と同じ説明符号のものは図２と同じ構成要素を示している。
以下、図４を用いて本発明を実施する教示ペンダントの構成について説明する。
教示ペンダント３はＴＰ制御電源２３の供給を受けると、これを教示ペンダント３の内部で必要な電圧にＤＣ／ＤＣコンバータ４１で変換する。これは、例えば、ＴＰ制御電源２３の２４ＶＤＣをＣＰＵ４２の供給電圧である５ＶＤＣへの変換などである。ＣＰＵ４２は図示しない制御プログラムの実行に基づいて操作スイッチ４３の入力、表示器４４への表示および通信インターフェース４５を介してロボット制御装置４の制御部７との通信を行なう。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力にはＣＰＵ４２とリセット素子４６が接続されており、ＣＰＵ４２の動作に必要な電圧になるまでリセット信号を発生し、これをＣＰＵ４２へ供給している。すなわち、電源の供給を受け、電圧が上昇するまではリセット信号が出力され、電圧がＣＰＵ４２に適する電圧になるとリセット信号が出力されなくなり、ＣＰＵ４２は制御プログラムで定められた処理を実行する。

図５は、本発明の教示ペンダントの制御プログラムの開始処理を示すフローチャートである。
以下、図５を用いて、本発明の教示ペンダント３の制御プログラムの開始処理について説明する。
教示ペンダント３へ電源の供給が開始され、電圧上昇後リセット信号が解除されると、この制御プログラムの実行が開始され、最初に通信インターフェース４５を介して制御部７との通信確立を所定時間の間試みる（ステップＳＴ１）。前述のＲＣ制御電源２２が供給されている場合では、制御部７へも制御電源が供給されているので通信が確立してロボット制御装置４と通常処理であるロボット２の教示や、ロボット２に必要なパラメータの設定や、ロボット２あるいはロボット制御装置４の状態の確認を表示装置に表示を行なったり、異常が発生した時のアラーム表示を行なう（ステップＳＴ２）。一方、ステップＳＴ１で通信が確立しない場合は、ＴＰ電源装置１３より電源が供給されているときであり、教示ペンダント３で保守説明書等の記載内容を表示装置に表示する教示ペンダント３のトラブルシュート処理を行なう（ステップＳＴ３）。

図４および図５の教示ペンダント３の構成によると、図３のステートＴ３では図５のステップＳＴ２の処理を行ない、図３のステートＴ４では図５のステップＳＴ３の処理を行なう。また、図３のステートＴ４よりステートＴ５を経由してのステートＴ３への移行では、図５のステップＳＴ３よりＴＰ制御電源２３が一旦遮断されるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からの出力が一旦降下するため、リセット素子４６よりリセット信号が出力され、ＣＰＵ４２は図５のステップＳＴ１より再スタートし、ステップＳＴ２の処理を行なう様になる。

制御電源装置１２、ＴＰ電源装置１３あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、その入力電源の供給が断たれても、内部に備わる蓄電器などへの充電状態に従い、出力電圧は即時遮断はされず、一定の時間出力されることがある。この場合は、リレー１７の操作コイルに抵抗器とコンデンサを直列接続した回路を並列に接続することで、オフ時の時間遅延を行なう、あるいはオフディレーリレーに置き換えることで、図３のステートＴ５の維持時間を延長することで回避することができる。

以上述べたように、本実施例に係るロボット制御システムは、教示ペンダント３へ電源を供給する電源装置１３と、ロボット制御装置用の制御電源装置１２と教示ペンダント用のＴＰ電源装置１３の電源を切り替える電源切替制御回路１１とを備え、ロボット制御装置の電源遮断時でも教示ペンダント３へ電源を供給するようにしているので、教示ペンダント３の表示装置に、ロボット２あるいはロボット制御装置４のトラブル復旧作業を支援するトラブルの調査手順、基板や機器交換手順をロボット制御装置４の制御電源の遮断状態でも教示ペンダント３の表示装置に表示でき、トラブルの復旧を迅速に、かつ安全に行なう事ができる。また、電源の状態を気にせずに制御電源の投入と遮断を行なうことができる。

本発明は、通常では有線接続であるが、ＣＰＵを搭載して単独でシステムの設定などができる、パーソナルコンピュータを使用した機械制御システムなどに利用ができる。

本発明を実施するロボット制御システムの概略構成図である。 本発明の電源部およびその接続先を図示した接続図である。 本発明の電源切替制御回路による制御電源装置、ＴＰ電源装置への電源供給切替えの状態遷移図である。 本発明を実施する教示ペンダントの概略構成図である。 本発明の教示ペンダントの制御プログラムの開始処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 商用電源
２ ロボット
３ 教示ペンダント
４ ロボット制御装置
５ 電源部
６ 駆動部
７ 制御部
１１ 電源切替制御回路
１２ 制御電源装置
１３ ＴＰ電源装置
１４ 制御装置電源スイッチ
１５ ＴＰ電源入スイッチ
１６ ＴＰ電源切スイッチ
１７、１８、１９ リレー
２０、２１ ダイオード
２２ ＲＣ制御電源
２３ ＴＰ制御電源
３１ 第１回路ライン
３２ 第２回路ライン
４１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４２ ＣＰＵ
４３ 操作スイッチ
４４ 表示器
４５ 通信インターフェース
４６ リセット素子

Claims (3)

1. ロボット（２）と、前記ロボットの教示と操作と異常発生時の原因究明と復旧手順を表示装置（４４）に表示する教示手段（３）と、前記ロボットの制御のための制御電源（２２）を供給する第１の電源装置（１２）を有するロボット制御装置（４）と、を備える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、前記教示手段用の制御電源（２３）を供給する第２の電源装置（１３）を更に備え、
   前記第１の電源装置（１２）と前記第２の電源装置（１３）への供給電源を切り替える電源切替制御回路（１１）と、を備えることを特徴とするロボット制御システム。
2. 前記電源切替制御回路（１１）は、前記第１の電源装置（１２）が電源投入されている状態では、前記第２の電源装置（１３）への電源投入はされないことを特徴とする請求項１記載のロボット制御システム。
3. 前記電源切替制御回路（１１）は、前記第２の電源装置（１３）が電源投入されている状態で前記第１の電源装置（１２）への電源投入を行なう時には、前記第２の電源装置（１３）への電源を遮断後に前記第１の電源装置（１２）への電源投入を行なうことを特徴とする請求項１記載のロボット制御システム。
   

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