JP5131186B2 - ロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、ロボット制御装置と教示装置との間を無線で情報伝達するロボットシステムにおいて、教示装置への電力給電装置に関し、特に、ロボットで行なう作業の作業プログラムの起動のインターロックに関する。

ティーチングプレイバック型のロボットでは、ロボットで行なう作業手順を作業プログラムとして、ロボットの教示モードで可搬式の教示装置（ペンダントとも言う）の操作によりロボットを動作して所定の位置の登録と、作業治具の動作を入出力制御命令などの登録をしている。
この教示装置は作業者が把持して操作を行なうため、作業者の負担を減少するため軽量化ならびに小型化等の配慮がなされていた。しかし、教示装置は、ロボット制御装置より電源の供給を受けること及び信号送受のため、これらの電源線及び信号線を複合したケーブルで接続されていた。
しかし、作業者がロボットの近傍でロボットの位置登録をおこなうときは、教示装置のケーブルがロボットやロボット周辺の機器に絡まったり、教示装置のケーブルが届かなかったりして、ロボットの教示に支障が出る場合があり、ケーブルをなくす要望が強い。この対策としては信号送受信の無線化（例えば、特開昭５８−１５１６０８号公報参照）の提案がある。教示装置の電源は、自身の持つバッテリでまかなう構成で、このバッテリへの充電は、例えばコードレス電話や携帯無線電話で実施されている種々の提案がある。

従来のロボットシステムについて、図５の構成図を用いて説明する。
図において、ロボット１０１はロボット制御装置１０２に接続されており、教示装置１０３もロボット制御装置１０２に接続されている。ロボット１０１はその稼動中に周囲の作業者が誤ってロボット１０１の可動範囲に入らないように安全防護柵１０４で囲われており、安全防護柵１０４の出入り口には安全防護柵扉１０５の開閉を検知する開閉検知装置１０６が取り付けられており、開閉検知装置１０６よりの開／閉信号は、ロボット制御装置１０２へ接続されている。ロボット１０１が動作中に、操作者が作業のために安全防護柵１０４内に入る際には、安全防護柵扉１０５を開け、開閉検知装置１０６より開信号がロボット制御装置１０２へ出力され、ロボット制御装置１０２はロボット１０１の駆動を停止すべくロボット１０１に備わる図示しないモータへの電力供給を遮断し、同じく図示しないブレーキでロボット１０１の動作を止めるとともに姿勢を保持する。

ロボット１０１の教示を行なう際には、ロボット制御装置１０２の盤面に備わる操作部１０７、教示装置１０３又は図示しない外部入力信号などにより教示モードを選択することで、安全防護柵扉１０５が開き、開閉検知装置１０６より開信号が出力されていても、教示装置１０３に装備されている図示しないイネーブルスイッチを操作することでモータへの電力供給は可能となる。モータへの電力が供給されている状態で教示装置１０３の図示しないロボット軸操作キーを操作することでロボット１０１を動作させ、ロボット１０１で作業を行なう上での作業手順である作業プログラムへ、教示点の追加または修正の登録を行なう。教示作業が終了すると、操作者は安全防護柵１０４外へ出て、安全防護柵扉１０５を閉じることで、開閉検知装置１０６より閉信号がロボット制御装置１０２へ出力される。この状態で、操作部１０７、教示装置１０３又は外部入力信号などにより自動運転モード（再生モードとも言う）を選択することで、モータへの電力供給指令を受けることができ、電力供給指令が入力されるとモータへの電力が供給され、その後、操作部１０７、教示装置１０３又は外部入力より運転開始指令を受けることで作業プログラムの再生運転を開始していた。

また、このように作業プログラムの起動に際しては、作業者を危険に曝さないため、ロボットの近傍より作業者を離すなどの安全性の確保が要求される。さらに安全性を高めるために安全防護柵１０４の出入り口にセンサを備え、その出力信号に基づいて作業者または侵入者の有無を確認するようにした提案もある（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−５０３９０号公報

従来のロボットシステム（図５など）は教示装置とロボット制御装置の間がケーブルで接続されていたので、教示装置が例え近くに見当たらなくても、ケーブルを辿ると容易に発見することができるが、この間を無線で接続した場合、従来のケーブルがなくなるため、教示作業は容易になるが、例えば教示作業者ではない者が誤ってまたは不注意に安全防護柵扉を閉め、あるいは風などの影響で安全防護柵扉が閉まり、開閉検知装置より閉信号がロボット制御装置へ出力され、このとき安全防護柵扉が閉まったことで教示作業が終了したものと誤解してロボット近傍の教示作業者に気が付かずにロボットの自動運転（作業プログラムの再生）を開始してしまうおそれがある。また、無線であるが故にロボット制御制御装置と教示装置との関連性について注意がおろそかになり、これを原因として作業者を危険に曝すおそれがある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、教示装置のバッテリへ電力を給電する給電装置に正しく教示装置を配置することで、バッテリへの充電を行なうとともにロボットが作業プログラムの運転起動を行なうためのインターロックを解除する信号となる教示装置存在信号を発する給電装置を備えることにより、より安全性の高いロボット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、ロボットと、運転開始指令に従い前記ロボットを再生モードで作業プログラムに基づいて動作制御を行なう制御部を有するロボット制御装置と、前記ロボット制御装置と無線手段で相互の情報授受を行なう教示装置を備え、前記ロボット制御装置は、前記教示装置へ電力を供給する給電装置を備え、前記教示装置は前記給電装置より電力を受電する受電装置と、前記受電装置で受電した電力を充電する蓄電器と、を備えたロボットシステムにおいて、前記教示装置は所定の情報が記録された非接触情報伝達装置を備え、前記給電装置は該給電装置の所定の位置に前記教示装置を配置したときに前記非接触情報伝達装置に記録された固有情報を読み取る検出器を備え、前記検出器は前記給電装置の所定の位置に前記教示装置を配置したときに読み取った前記固有情報を前記制御部に出力し、前記制御部は、前記検出器から入力した前記固有情報と予め設定された登録情報とを照合し、照合結果に基づいて教示装置存在信号を有効化又は無効化し、該教示装置存在信号が有効化しているときは前記ロボットが再生モードで作業プログラムの運転起動を行なうためのインターロックを解除して前記運転開始指令に従い前記作業プログラムの再生を行なう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、前記非接触情報伝達装置はＲＦＩＤタグであることを特徴とするものである。

請求項１または２に記載の発明によると、教示装置を、蓄電器に充電を行なう給電装置に正しく配置することで、蓄電器への充電を行なうとともにロボットが作業プログラムの運転を行なうためのインターロック解除相当の信号を発する給電装置を備え、このインターロック解除相当の信号が発せられている時に作業プログラムの運転開始指令（起動信号）が入力されると作業プログラムの再生を開始する。
この作用で、誤操作などによる作業プログラムの起動を防ぎ、ロボット近傍で教示装置を把持して教示作業中の作業者を危険に曝すことの無い安全性のより高いロボットシステムを提供することができる。
さらに、ロボット制御装置と組となっている教示装置が給電装置に正しく配置された時に前述のインターロック解除相当の信号が発せられ、より確実に教示装置を把持する教示作業者がロボット近傍にいないことを確認することができ安全性が高められる。

本願発明の実施例におけるロボットシステムの構成図 本願発明の実施例におけるロボット制御装置の構成図 本願発明の実施例における教示装置検出装置の他の実施例を示す構成図 教示装置の検出を説明する構成図 従来のロボットシステムの構成図

符号の説明

１、１０１ ロボット
２、１０２ ロボット制御装置
３、１０３ 教示装置
４、１０４ 安全防護柵
５、１０５ 安全防護柵扉
６、１０６ 開閉検知装置
２１ 制御部
２２、１０７ 操作部
２３ 起動スイッチ
２４ 信号入出力部
２５ 給電装置
２６ 給電器
２７ 教示装置検出装置
２８ 電源部
２９ 駆動部
３１ 受電装置
３２ 蓄電器
３３ ＲＤＩＦタグ
３４ 検出器

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例におけるロボットシステムの構成図である。図において、１はロボット、２はロボット１を制御するロボット制御装置。３はロボット制御装置２と無線で互いに情報を授受する教示装置である。ロボット１は、その稼動範囲を安全防護柵４で囲われ、その出入り口には安全防護柵扉５が備わり、該安全防護柵扉５の開閉状態は開閉検出装置６で検知され、開信号又は閉信号がロボット制御装置２に出力される。ロボット制御装置２の盤面には教示モード又は再生モードの選択及び作業プログラムの起動スイッチ２３を有する操作部２２が備わっている。尚、操作部２２は、ロボット制御装置２より分離して、安全防護柵４に取り付けあるいはスタンド又は図示しないロボットシステム操作盤に取り付けられていてもよい。ロボット制御装置２の盤上あるいは分離された操作部２２の近傍には、教示装置検出装置２７を有する給電装置２５を設けている。

ロボット１の教示を行なうときは、操作部２２より教示モードを選択することで、安全防護柵扉５が開いて開閉検知装置６より開信号が出力されていても、モータへの電力供給は教示装置３に装備されている図示しないイネーブルスイッチを操作することで可能となり、モータへの電力が供給がされている状態で教示装置３のロボット軸操作キーを操作することでロボット１を動作させ、作業プログラムへ教示点の追加または修正の登録を行なう。

教示作業が終了すると、操作者は安全防護柵４の外へ出て、その扉５を閉じることで、開閉検知装置６より閉信号がロボット制御装置２へ出力される。この状態で、操作部２２より自動運転モード（再生モード）を選択し、モータへの電力供給指令を受けることが出来、電力供給指令を入力するとモータへの電力が供給される。給電装置２５に教示装置３を正しく載置（設置）すると、給電装置２５から教示装置３へ電力が供給され、教示装置３に備わる図示していない蓄電器に充電されると共に、教示装置検出装置２７より教示装置存在信号が出力され、操作部２２に備わる作業プログラムの起動スイッチ２３を押下すると、ロボット制御装置２が運転開始指令を受けることで作業プログラムの再生運転を開始する。給電装置２５に教示装置３が正しく載置（設置）されていないと、教示装置存在信号が出力されず、操作部２２に備わる作業プログラムの起動スイッチ２３を押下しても作業プログラムの再生運転は開始されない。

尚、運転開始指令は、操作部２２からの作業プログラムの起動スイッチ２３押下入力以外に、教示装置３の操作入力あるいはロボット制御装置２の外部から入力することができるが、どの運転開始指令を使用するかはロボットシステムを適用する作業設備の操作方案等の構築条件に依存する。

図２は、本発明の実施例におけるロボット制御装置２のブロック図である。図において、２１は、ロボット制御装置２の全体を制御する制御部、２２は操作部であり、モード選択スイッチ及び作業プログラムの起動スイッチ２３を備え、制御部２１に接続されている。２４は信号入出力部であり、ロボット１周辺の機器との信号入出力と共に、モード選択や作業プログラムの起動信号をロボット制御装置２の外部から入力することができる。２５は給電装置であり、電源部２８から供給される電力を教示装置３に給電する給電器２６と、教示装置３が給電装置２５の所定の位置にあることを検出する教示装置検出装置２７を備えている。２９は駆動部で、ロボット１に備わるモータへ制御部２１からの駆動指令に基づいて駆動を行なう。２８は電源部で、電源より供給を受け、制御電源と駆動電源をそれぞれ要求する個所へ供給する。教示装置３には受電装置３１が備わり、給電器２６から供給される電力を受電し、蓄電器３２に充電する。ただし、蓄電器３２が十分に充電されているときには、過充電を防止するために充電しないことがある。
本図では、無線接続に関する構成及びその他は省略している

制御部２１は、教示装置３の操作で作業プログラムが設定（選択）されて、再生モードに設定されている状態で、教示装置３を給電装置２５の所定の位置に配置（載置）すると、教示装置検出装置２７から教示装置存在信号が制御部２１に出力される。そして開閉検知装置６からの安全柵が閉である状態を示す閉信号が入力されている状態で、操作部２２の起動スイッチ２３を押下操作すると、これらの条件が揃って作業プログラムに起動がかかり、作業プログラムに基づいてロボットの動作指令が生成され、この動作指令が駆動部２９に出力され、ロボット１に備わるモータを駆動する。

教示装置検出装置２７としては、教示装置３を給電装置２５に正しく配置（載置）すると閉路するモーメンタリ型のスイッチなどを適用することができる。
また、給電装置２５より、ケーブル及びコネクタを介して教示装置３へ電力を供給する場合は、教示装置検出装置２７として、前記コネクタが教示装置のコネクタへ勘合を検出するようにしてもかまわない。
また、給電装置２５は、例えば、充電電流などを検出することで充電状態にあることを検知できる検知器や磁気センサによる検知器などを備えることで教示装置３が給電装置２５に載置されたことを検知する教示装置検出装置２７を有することで、教示装置３が給電装置２５に配置（載置）されたことを検知してもよい。

実施例１では、給電装置２５に配置する教示装置３は、ロボット制御装置２との組合せにかかわらず、教示装置存在信号が出力されてしまう。実施例２では、この問題を回避する。
図３は、教示装置検出装置の他の実施例を示す構成図である。図において、実施例１と同じ符号は相当の構成であり、一部説明を省く。図において、教示装置３には、ケースの所定位置に、埋め込み又は張り付けなどによりＲＦＩＤタグ３３を備え、給電装置２５の所定位置に配置すると、給電装置２５は、教示装置３のＲＦＩＤタグ３３に対向する個所にＲＦＩＤタグタグ３３の情報を読み取る教示装置検出装置２７が備わっている。
ＲＦＩＤタグタグ３３には教示装置３と無線接続するロボット制御装置２を特定する固有情報が記憶してあり、教示装置検出装置２７には、この情報を読み取る読み取り器が備わっている。
尚、ＲＦＩＤタグは、ＲＦタグと呼ばれるＩＣチップとアンテナより構成されたものである。

教示装置３を給電装置２５の所定位置に配置されると、教示装置検出装置２７はＲＦＩＤタグ３３の情報を読み取り、登録情報と照合を行なう。照合の結果、ロボット制御装置２と組になっている教示装置３であると識別すると、教示装置存在信号を有効化する。
登録情報は、組となる教示装置３のＲＦＩＤタグ３３の記憶内容と照合ができる情報であれば、如何なるものでもかまわない。
一例としては、登録情報としてロボット制御装置２の製造番号が記憶され、組となる教示装置３のＲＦＩＤタグ３３には、該ロボット制御装置２の製造番号を記憶しておく。同じ製造番号の照合となり、教示装置存在信号を有効化する。ロボット制御装置２と組ではない教示装置３が給電装置２５に配置されると、教示装置検出装置２７で読み取られるＲＦＩＤタグ３３に記憶している情報は、ロボット制御装置２と異なる製造番号のものであるため教示装置存在信号は有効化されず、作業プログラムは起動されることはない。すなわち、別の教示装置をもってきて給電装置に載置すると、充電することはできるが、動作指令が駆動部に出力されないのでより安全になる。
教示装置３を複数のロボット制御装置で使用するときを考慮すると、無線接続対象とするロボット制御装置を変更する際にＲＦＩＤタグに記憶する情報の変更を要するが、教示装置３にＲＦＩＤリーダ／ライタを備えておけば、教示装置３の操作で対象とするロボット制御装置の確認及び変更ができる。

図４は教示装置の検出を説明する構成図である。図４（ａ）において、検出器３４でＲＦＩＤタグ３３の固有情報を読み取り、給電装置２５の内部で登録情報と照合を行ない、結果を制御部２１に出力する。給電装置２５でロボット制御装置２と組となる教示装置２の識別を行ない、教示装置存在信号を制御部に出力する構成であり、実施例１から容易に改良できる構成である。
図４（ｂ）では、検出器３４でＲＦＩＤタグ３３の固有情報を読み取り、その情報を制御部２１に出力し、制御部２１で予め格納されている登録情報との照合を行ない、組みとなる教示装置３の有無を識別し、教示装置存在信号の有効化又は無効化を行なう構成である。この構成では、給電装置２５に照合する機構が不要となるので、図４（ａ）に比べコストダウンの効果がある。

以上のように、教示装置をロボットより離れた給電装置に配置（載置）しなければ、稼動することができない安全なロボットシステムを構築することができるので、ロボットの近傍では安全のため操作が禁止される教示モードから再生モードへの変更などの用途にも適用できる。

Claims (2)

1. ロボットと、運転開始指令に従い前記ロボットを再生モードで作業プログラムに基づいて動作制御を行なう制御部を有するロボット制御装置と、前記ロボット制御装置と無線手段で相互の情報授受を行なう教示装置を備え、
   前記ロボット制御装置は、前記教示装置へ電力を供給する給電装置を備え、前記教示装置は前記給電装置より電力を受電する受電装置と、前記受電装置で受電した電力を充電する蓄電器と、を備えたロボットシステムにおいて、
   前記教示装置は所定の情報が記録された非接触情報伝達装置を備え、
   前記給電装置は該給電装置の所定の位置に前記教示装置を配置したときに前記非接触情報伝達装置に記録された固有情報を読み取る検出器を備え、
   前記検出器は前記給電装置の所定の位置に前記教示装置を配置したときに読み取った前記固有情報を前記制御部に出力し、
   前記制御部は、前記検出器から入力した前記固有情報と予め設定された登録情報とを照合し、
   照合結果に基づいて教示装置存在信号を有効化又は無効化し、
   該教示装置存在信号が有効化しているときは前記ロボットが再生モードで作業プログラムの運転起動を行なうためのインターロックを解除して前記運転開始指令に従い前記作業プログラムの再生を行なうことを特徴とするロボットシステム。
2. 前記非接触情報伝達装置はＲＦＩＤタグであることを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。

Images