JP4905451B2 - 自動機械システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数の機構部を1台のコントローラで駆動制御する自動機械システムに関し、特に、コントローラに接続された教示装置で動作指示する機構部の選択に関する。
モータ駆動軸を備えた機構部を適用した生産設備又は生産ラインなどの自動機械システムとして、例えば産業用ロボットを適用して溶接、切削などの作業を行なうシステムがある。また、被作業ワークの形状や大きさ等に生産設備の規模が左右され、複数のロボット、ロボットを搭載して走行する走行機構あるいは被作業ワークの回転及び傾動を行なうワーク移動機構を備え、複数の機構部が互いに協調して作業を行なう規模を拡大したロボットシステムもある。そして、機構部相互間の協調動作のための無駄を無くすため、これら機構部の動作を1台のコントローラで制御するようになっている。
ロボットシステムでは、当該ロボット等の機構部の作動を制御するための制御部(コントローラ)のほか、作業手順を作業プログラムとして登録及び変更をおこなう教示作業のとき等に作業者が携帯する可搬式の教示操作部(ペンダントとも称される)を備えている。
複数のロボットや他の機構部に対して教示作業する際にも、前述した教示操作部を用いて各々のロボット及び機構部の作業プログラムを稼動前に教示している。そのためには、複数のロボット等の機構部の中から所望の機構部を指定して教示作業をおこなう。
一例として、従来のロボットシステムの構成図を図5に示す。図において、101は第1のロボット、102は第2のロボット、103はロボット101、102の作動を制御するコントローラ、104は可搬式の教示操作部、105はコントローラ103と教示操作部104との間で操作ボタンや非常停止等の情報を伝送及び電源を供給する複合のケーブルである。
教示操作部104の詳細図を図6に示す。図において、104aは略T字型をなす筐体、104bは作業者が把持するハンド部である。筐体104aの操作面には、教示作業時に操作されるキーボード(又はキーシート)104cと、教示データやロボット位置等の種々の情報を表示するLCDディスプレイ104dと、非常停止スイッチ104e(非常停止操作手段に相当する)とが設けられている。また、筐体104aにはケーブル105の一端が接続されている。
作業者が、例えば第1のロボット101を動作させるには、作業者が教示操作部104の操作で第1のロボット101を選択しておく必要がある。そして、作業者がキーボード104cのロボット各軸の方向キーを押下すると、ケーブル105を介して軸動作情報がコントローラ103に伝送され、コントローラ103は第1のロボット101の図示しない駆動軸モータへ駆動電流を出力することで第1のロボット101を動作させる。ここで、方向キーとは、教示作業のとき等にモータの動作方向又は直交座標での方向若しくはロボット手首の動作方向を指示するためのキーである。
同様に、作業者が非常停止スイッチ104eを押下すると、ケーブル105を介して非常停止情報がコントローラ103に伝送され、コントローラ103はロボット101、102の図示しない駆動モータへの電力供給を遮断し各駆動軸モータに図示しないブレーキをかけてロボット101、102の動作を強制的に停止させる。これにより、万一の意図しない動作に対して確実にロボットを非常停止させることができる。
作業者が第1のロボット101を使った作業プログラムの登録及び変更の教示作業を行なうとき、教示操作部104の操作で作業プログラムのプログラミング及び第1のロボット101の位置登録を行なう。このロボットの位置登録のためには、第1のロボット10
1を教示操作部104のロボット各軸の方向キーの押下操作で所望する位置に動作させ、その位置をキーボード104cの登録操作で登録する。登録された位置の変更も同様の操作で第1のロボット101を所望する位置に移動させ、位置変更操作で変更された位置を登録する。
この所望する機構部(ロボット)を選択する技術は、例えば、特許文献1には、1台のコントローラに接続された複数ロボットの中の1台を手動単独操作する際に、コントローラと接続された教示ペンダント(教示操作部)の対象機器選択スイッチの操作で動作指示するロボットを選択し、ロボット又はロボット近傍に設置された表示ランプの状態によって番号と実態との対応を確認する制御装置が開示されている。
また、特許文献2は、特許文献1とほぼ同様であり、多数のマニピュレータ(ロボット)のうち特定のものを指定するための選択スイッチはテンキー等から行われることが開示されている。
特開平5−173627号公報(第4欄第37行以下、第5欄第44行以下参照) 特開平5−127734号公報(第3欄第21行以下参照)
従来例では、対象機器(機構部に相当)を、特許文献1では、対象機器選択スイッチの切り換えで選択し、特許文献2では、テンキー等で選択が行われるように、作業者の意思に基づき、教示操作部への操作でおこなわれている。すなわち、対象機器を教示操作部への操作による選択で行なうが、ここで作業者は、教示操作部の操作及び表示と実際の対象機器との対応付けを行なう必要がある。被選択機器の数が増加すると、作業者の対応付け勘違い又は教示操作部への誤操作のため誤った選択がなされるおそれがある。また、選択操作で対象機器が正しく選択されたかを確認することで、ある程度の誤選択防止に効果が期待できるが、長時間にわたる作業の疲労や作業者の慣れで、この確認がおろそかになることが考えられる。
対象機器の選択の誤りは、動作指示を発した時に作業者の意図しない機器が動作することになり、機器及び機器周辺の治具並びに製品との相互干渉及び衝突が発生する恐れがあり、これらの機器及び治具並びに製品が損傷あるいは破損となり、甚大な損害を被る可能性がある。また、機器選択のときに、選択スイッチを順番に切り替えながら所望のロボットを捜しているようなときは、いずれかの機器が操作可能状態になっているので、誤って機器を動作させる操作をする可能性は十分ありうる。いずれにせよ、意図しない機器が動作することになり、機器及び機器周辺の治具並びに製品との相互干渉及び衝突が発生する恐れがあり、これらの機器及び治具並びに製品が損傷あるいは破損となり、甚大な損害を被る可能性がある。また、作業者が、この機器の近傍にいるときには、作業者が機器動作のために危険に曝されることになる。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、1台のコントローラに接続された複数の自動機械の中から、所望の自動機械を間違いなく選択して教示操作する自動機械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、次のようにしたのである。
請求項1に記載の発明は、複数の機構部と、前記複数の機構部と接続され前記複数の機構部を動作制御する1台のコントローラと、教示操作に際して前記複数の機構部の中から特定の機構部を選択し該特定の機構部を動作可能状態にして該特定の機構部の動作で行なう作業を教示する前記コントローラに接続された教示操作部と、を備えた自動機械システムにおいて、前記複数の機構部は各々前記コントローラに接続した第1の通信部を備え、前記教示操作部は第2の通信部と、機構選択入力手段と、を備え、前記コントローラには該コントローラを特定する固有情報が予め設定されており、前記教示操作部の第2の通信部を前記特定の機構部に備わる前記第1の通信部に向け前記機構選択入力手段への操作入力により前記第2の通信部から前記第1の通信部へ前記固有情報を含む選択要求情報を送信し、前記コントローラは前記第1の通信部で受信した前記選択要求情報に含まれる固有情報と前記固有情報との一致を照合し一致していると前記特定の機構部を選択し動作可能状態にす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、第1の機構部と第2の機構部とを含む複数の機構部と、前記複数の機構部と接続され前記複数の機構部を動作制御する1台のコントローラと、教示操作に際して前記複数の機構部の中から特定の機構部を選択し該特定の機構部を動作可能状態にして該機構部の動作で行なう作業を教示する前記コントローラに接続された教示操作部と、を備えた自動機械システムにおいて、前記複数の機構部は各々前記コントローラに接続した第1の通信部を備え、前記教示操作部は第2の通信部と、主機構選択入力手段と、従機構選択入力手段と、を備え、前記コントローラには該コントローラを特定する固有情報が予め設定されており、前記教示操作部の第2の通信部を前記第1の機構部に備わる前記第1の通信部に向け前記主機構選択入力手段への操作入力により前記第2の通信部から前記第1の機構部に備わる第1の通信部へ前記固有情報を含む選択要求情報を送信し、前記コントローラは前記第1の機構部に備わる第1の通信部で受信した前記選択要求情報に含まれる固有情報と前記固有情報との一致を照合し一致していると前記第1の機構部を選択し動作可能状態にし、次いで、前記教示操作部の第2の通信部を前記第2の機構部に備わる前記第1の通信部に向け前記従機構選択入力手段への操作入力により前記第2の通信部から前記第2の機構部に備わる第1の通信部へ前記固有情報を含む選択要求情報を送信し、前記コントローラは前記第2の機構部に備わる第1の通信部で受信した前記選択要求情報に含まれる固有情報と前記固有情報との一致を照合し一致していると前記第2の機構部を選択し動作可能状態にすると共に、前記第1の機構部を主機構部とし、前記第2の機構部を従機構部とし、該従機構部が該主機構部の動作に基づいて動作する協調動作可能状態に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、前記コントローラは、選択信号に基づき前記複数の機構部を選択して駆動する選択駆動部と、前記複数の機構部に各々備わる前記第1の通信部からの出力と、前記固有情報とを各々入力する照合部と、を備え、前記照合部は、前記第1の通信部で受信した前記選択要求情報に含まれる固有情報と前記固有情報とを照合し、照合結果が一致したときに該選択要求情報を受信した前記第1の通信部を備える前記機構部を選択する選択信号を前記選択駆動部に出力し、選択された前記機構部を動作可能状態にすることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、前記照合部は、複数の前記第1の通信部で同一の前記選択要求情報を同時に受信すると、受信強度が最大の前記第1の通信部で受信した前記選択要求情報を有効とし、他の前記第1の通信部で受信した前記選択要求情報を無効とす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、前記機構部はロボット又はロボット走行機構若しくは被作業ワーク動作機構であり、前記コントローラはロボットコントローラであり、前記教示操作部は可搬型の教示操作装置であることを特徴とするものである。
請求項1からに記載の発明によると、教示操作部と機構部(ロボット)に通信部をそれぞれ設け、その通信する情報を利用することによって、教示作業者が所望する機構部の方向に教示操作部を向けて単一のスイッチを押下する行為でもって、操作する対象となる機構部(ロボット)を簡単かつ確実に指定できるので、機構部の誤操作による誤選択を防止できるという効果がある。
本発明の第1実施例におけるロボットシステムの構成図 本発明の第1実施例における通信接続の動作図 本発明の第2実施例における通信接続の動作図 本発明の第3実施例における通信接続の動作図 従来のロボットシステムの構成図 従来の教示操作部の詳細図
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、本発明の第1実施例における自動機械(ここではロボットとする)システムの構成図である。図において、11a、11bはロボット、12は複数台のロボット11a、11bを駆動制御するコントローラ、13は可搬式の教示操作部である。
ロボット11a、11bには各々第1の通信部14a、14bが設けられ、コントローラ12の照合部19に接続され、また、各ロボット11a、11bは選択駆動部20に接続されている。
コントローラ12には教示操作部と通信を行なう操作通信部15と、ロボット11a、11bに各々備わる第1の通信部14a、14bに接続された照合部19と、照合部19の選択信号に基づいて選択的にロボットを駆動する選択駆動部20が設けられている。また、コントローラには、例えば製造番号などの予め決められた固有情報を設定した設定器31を備え、この固有情報は照合部19へ出力されている。
教示操作部13には、第2の通信部16と、コントローラの操作通信部15と通信を行なうコントローラ通信部17と、選択入力スイッチ18と、固有情報を格納する記憶部32が設けられている。
次に、ロボット11aを教示操作するする場面を考えるが、それに先立ち、固有情報をコントローラ12と教示操作部13とで共有する準備段階から説明する。
自動機械システムの制御電源を投入すると、コントローラ12から教示操作部13へケーブルを介して電源が供給され、コントローラ12及び教示操作部13は各々に備わる図示しない制御部及びその周辺回路の自己診断処理を行い、適切なタイミングで操作通信部15とコントローラ通信部17は通信を行い、設定器31に設定された固有情報を記憶部32に格納する。
尚、記憶部32が例えばバッテリバックアップされた不揮発性の記憶装置であれば、制御電源の投入の都度固有情報を送信する必要はない。
次に、作業者は、操作するロボット11aを特定し、教示操作部13の第2の通信部16の送信方向を、ロボット11aに設けられた第1の通信部14aの方に向け、選択入力スイッチ18を押下することでロボット11aを動作可能状態にする。
図2はロボット選択の際の動作(情報伝達の方向と順番)を模式的に示したものである。図2にしたがって、その流れを説明する。なお、図1と同一の符号は同じまたは相当のものを表し説明を省く。
まず、作業者が教示操作部13の第2の通信部16を第1の通信部14aの方に向けて選択入力スイッチ18を押下する(S201)。
第2の通信部16は、第1の通信部14aに向かって準備段階で取得したコントローラ12の固有情報を含む選択要求情報を送信する(S202)。
第1の通信部14aは前記選択要求情報を受信すると、その情報をコントローラ12の照合部19に出力する(S203)。
照合部19では前記選択要求情報を入力し、これに含まれる固有情報と、設定器31に設定されている固有情報とを照合し、両固有情報が一致すると、選択信号を選択駆動部20に出力する(S204)。このときの選択信号は、照合部19が、前記を入力する第1の通信部14aが備わるロボット11aを選択する信号である。
そして、選択駆動部20は、ロボット11aを動作可能状態にし、作業者は教示操作部13に備わるキーボードの操作で軸動作情報をコントローラ12へ送信し、ロボット11aが動作する(S205)。
照合部19が選択信号を出力した時に、この選択信号に相当する情報を教示操作部13に送信し(S206)、教示操作部13では選択信号に相当する情報を、教示操作部13ではに備わるLCDディスプレイ等の表示器に表示すると、作業者はロボット選択の過程が正しく行なわれたかの確認をすることができ、誤操作の心配をなくし安心して操作を行なうことができる。
尚、この選択は、ロボットだけでなく、ロボットの走行軸や作業台の回転および傾斜軸など外部駆動機構に対しても同様にして選択操作することができる。
以上説明したように、本発明によれば、教示操作部とロボット本体に通信部を付設することで、複数台のロボットの中から所望のロボットを正しく指定でき、指定したロボットだけを操作できる。
図3は、本発明の第2実施例におけるロボット選択の際の動作(情報伝達の方向と順番)を模式的に示したものである。図3にしたがって、その流れを説明する。なお、図1又は図2と同一の符号は同じまたは相当のものを表し説明を省く。
本実施例では、教示操作装置13の第2の通信部16から選択要求情報を送信するときに、ロボット11a、11bに備わる第1の通信部14a、14bがほぼ直線に並んでいる場合のロボット選択である。(図3では直線に並んではいない。)
S201は実施例1と同じで、作業者が教示操作部13の第2の通信部16を第1の通信部14aの方に向けて選択入力スイッチ18を押下する。
次のステップでは、第2の通信部16は、第1の通信部14aに向かって準備段階で取得したコントローラ12の固有情報を含む選択要求情報を送信するが、ロボット11a、11bに備わる第1の通信部14a、14bがほぼ直線に並んでいるため第1の通信部14a、14bは双方とも選択要求情報を受けることができる。図3では、第1の通信部14a及び14bの各々に送信される選択要求情報の送信をS202a及びS202bとしている。
第1の通信部14a及び14bは前記選択要求情報を受信すると、その情報をコントローラ12の照合部19に出力する。図3では、第1の通信部14a及び14bの各々から出力される選択要求情報をS203a及びS203bとしている。第1の通信部14a及び14bの各々で受信される選択要求情報は同時であるため、照合部19への出力S203a及びS203bは同時となる。
照合部19では選択要求情報S203a及びS203bを入力するが、第1の通信部14a、14bが選択要求情報を受信するときの第2の通信部16との距離にしたがって、受信強度が異なる。ここで、仮に第1の通信部14aでの受信強度が第1の通信部14bより大であるとすると、照合部19では選択要求情報S203a及びS203bを入力のときに、この受信強度も含めて入力し、受信強度(に相当する信号又は情報)の大なる方の選択要求情報S203aを有効とし、他の選択要求情報S203bを無効とし、有効な選択要求情報S203aに含まれる固有情報と、設定器31に設定されている固有情報とを照合し、両固有情報が一致すると、選択信号を選択駆動部20に出力する(S204)。
ロボット11aが選択され動作可能状態となることはS205と同様である。
このように、選択要求情報の受信強度に基づいて動作可能状態とするロボットが選択されるので、生産設備又は生産ラインでのロボットの配置やロボット選択のときの教示操作部13の位置の制約を大きく緩和することができる。
第3実施例は、教示操作部から複数台のロボットを教示操作する際のロボット選択方法に関するものである。
図4は、第3実施例におけるロボット選択の際の動作(情報伝達の方向と順番)を模式的に示したものである。図4にしたがって、ロボット選択の流れを説明する。なお、図1と同一の符号は同じまたは相当のものを表し説明を省く。
図4の2台のロボット11aおよび11bを協調操作する場合を例に説明する。
尚、本図における教示操作部13には、主機構選択入力手段としての対象機器選択スイッチ18、従機構選択入力手段としての協調機器選択スイッチ21を備える。
主機構部として、例えばロボット11aを選択する操作は実施例1又は実施例2と同様
である。すなわち、作業者は、操作するロボット11aを特定し、教示操作部13の第2の通信部16の送信方向を、ロボット11aに設けられた第1の通信部14aの方に向け、選択入力スイッチ18を押下することでロボット11aを動作可能状態にする。
次に、従機構部として、ボット11bを選択する操作を説明する。
まず、作業者が教示操作部13の第2の通信部16を第1の通信部14bの方に向けて協調機器選択スイッチ21を押下する(S301)。
協調機器選択を行なうことをコントローラ12へ通知する(S302)。
第2の通信部16は、第1の通信部14bに向かって準備段階で取得したコントローラ12の固有情報を含む選択要求情報を送信する(S303)。
第1の通信部14bは前記選択要求情報を受信すると、その情報をコントローラ12の照合部19に出力する(S304)。
照合部19では前記選択要求情報を入力し、これに含まれる固有情報と、設定器31に設定されている固有情報とを照合し、両固有情報が一致すると、選択信号を選択駆動部20に出力する(S305)。このときの選択信号は、照合部19が、前記を入力する第1の通信部14bが備わるロボット11bを選択する信号である。このときには、主機構部としてロボット11aが既に選択されていて、S302で従機構選択が通知されているので、主機構部をロボット11a、従機構部をロボット11bの各々の選択信号が出力する。
選択駆動部20は、ロボット11a、11bで協調して作業を行なう動作可能状態にする(S306)。作業者は教示操作部13に備わるキーボードの操作で軸動作情報をコントローラ12へ送信することで、ロボット11aが動作し、ロボット11aの動作にしたがってロボット11bが協調動作を行なう。
上述のように2台のロボットに対して教示操作部13から機構選択操作を行なうことで、ロボット11aをマスタ(主)、ロボット11bをスレーブ(従)として相対位置関係を保った状態で協調操作可能になる。
尚、教示操作部に主従切換手段を備えると、この押下操作でロボット11a、11bの主従関係を逆転することや、選択解除手段を備えると、機構部の選択を解除することなど教示操作部13の操作で対象とする機構部の選択を柔軟におこなうことが可能であることは明らかである。
以上説明したように、本発明によれば、教示操作部とロボット本体に通信部を付設することで、複数台のロボットの中から協調操作するロボットの組合せを正しくかつ簡単に指定でき、指定したロボットだけを効率良く協調操作できる。
本発明は、溶接・塗装・組立等を用途とする産業用ロボットの教示操作部において、1台のコントローラに接続された複数あるロボットの中から作業者が操作したいロボットを間違いなく選んで、誤動作による事故を防止できる。
11a、11b、101、102 ロボット
12、103 コントローラ
13、104 教示操作部
14a、14b 第1の通信部
15 操作通信部
16 第2の通信部
17 コントローラ通信部
18 選択入力スイッチ
19 照合部
20 選択駆動部
21 協調操作選択入力手段
31 設定器
32 記憶部
104a 筐体
104b ハンド部
104c キーボード
104d LCDディスプレイ
104e 非常停止スイッチ
105 ケーブル

Claims (5)

  1. 複数の機構部と、前記複数の機構部と接続され前記複数の機構部を動作制御する1台のコントローラと、教示操作に際して前記複数の機構部の中から特定の機構部を選択し該特定の機構部を動作可能状態にして該特定の機構部の動作で行なう作業を教示する前記コントローラに接続された教示操作部と、を備えた自動機械システムにおいて、
    前記複数の機構部は各々前記コントローラに接続した第1の通信部を備え、
    前記教示操作部は第2の通信部と、機構選択入力手段と、を備え、
    前記コントローラには該コントローラを特定する固有情報が予め設定されており、
    前記教示操作部の第2の通信部を前記特定の機構部に備わる前記第1の通信部に向け前記機構選択入力手段への操作入力により前記第2の通信部から前記第1の通信部へ前記固有情報を含む選択要求情報を送信し、
    前記コントローラは前記第1の通信部で受信した前記選択要求情報に含まれる固有情報と前記固有情報との一致を照合し一致していると前記特定の機構部を選択し動作可能状態にすることを特徴とする自動機械システム。
  2. 第1の機構部と第2の機構部とを含む複数の機構部と、前記複数の機構部と接続され前記複数の機構部を動作制御する1台のコントローラと、教示操作に際して前記複数の機構部の中から特定の機構部を選択し該特定の機構部を動作可能状態にして該機構部の動作で行なう作業を教示する前記コントローラに接続された教示操作部と、を備えた自動機械システムにおいて、
    前記複数の機構部は各々前記コントローラに接続した第1の通信部を備え、
    前記教示操作部は第2の通信部と、主機構選択入力手段と、従機構選択入力手段と、を備え、
    前記コントローラには該コントローラを特定する固有情報が予め設定されており、
    前記教示操作部の第2の通信部を前記第1の機構部に備わる前記第1の通信部に向け前記主機構選択入力手段への操作入力により前記第2の通信部から前記第1の機構部に備わる第1の通信部へ前記固有情報を含む選択要求情報を送信し、
    前記コントローラは前記第1の機構部に備わる第1の通信部で受信した前記選択要求情報に含まれる固有情報と前記固有情報との一致を照合し一致していると前記第1の機構部を選択し動作可能状態にし、次いで、
    前記教示操作部の第2の通信部を前記第2の機構部に備わる前記第1の通信部に向け前記従機構選択入力手段への操作入力により前記第2の通信部から前記第2の機構部に備わる第1の通信部へ前記固有情報を含む選択要求情報を送信し、
    前記コントローラは前記第2の機構部に備わる第1の通信部で受信した前記選択要求情報に含まれる固有情報と前記固有情報との一致を照合し一致していると前記第2の機構部を選択し動作可能状態にすると共に、
    前記第1の機構部を主機構部とし、前記第2の機構部を従機構部とし、該従機構部が該主機構部の動作に基づいて動作する協調動作可能状態にすることを特徴とする自動機械システム。
  3. 前記コントローラは、選択信号に基づき前記複数の機構部を選択して駆動する選択駆動部と、
    前記複数の機構部に各々備わる前記第1の通信部からの出力と、前記固有情報とを各々入力する照合部と、を備え、
    前記照合部は、前記第1の通信部で受信した前記選択要求情報に含まれる固有情報と前記固有情報とを照合し、照合結果が一致したときに該選択要求情報を受信した前記第1の通信部を備える前記機構部を選択する選択信号を前記選択駆動部に出力し、
    選択された前記機構部を動作可能状態にすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の自動機械システム。
  4. 前記照合部は、複数の前記第1の通信部で同一の前記選択要求情報を同時に受信すると、受信強度が最大の前記第1の通信部で受信した前記選択要求情報を有効とし、他の前記第1の通信部で受信した前記選択要求情報を無効とすることを特徴とする請求項に記載の自動機械システム。
  5. 前記機構部はロボット又はロボット走行機構若しくは被作業ワーク動作機構であり、前記コントローラはロボットコントローラであり、前記教示操作部は可搬型の教示操作装置であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の自動機械システム。
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