JP5402750B2 - Robot system - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットシステムに関する。 The present invention relates to a robot system.
ティーチングプレイバック式のロボットについてオンラインにて動作プログラムをティーチング(教示)する際には、教示装置をロボット制御装置に接続し、作業者が教示装置を操作することでロボットの位置姿勢を変化させながら適当な教示点を記憶させていく方法が一般的である。
昨今では教示装置とロボット制御装置とが無線によって通信するようにして両者を接続するケーブルを不要とした無線教示装置が開示されている(例えば特許文献1)。
When teaching an operation program online for a teaching playback type robot, the teaching device is connected to the robot control device, and the operator operates the teaching device while changing the position and orientation of the robot. A general method is to memorize appropriate teaching points.
In recent years, a wireless teaching device has been disclosed in which a teaching device and a robot control device communicate with each other wirelessly and a cable for connecting the two is not required (for example, Patent Document 1).
しかしながら無線教示装置では、有線の場合にロボット制御装置から供給されていた電源が供給されなくなる。よって電源としてバッテリを内蔵し、さらに無線通信手段も教示装置に内蔵することからサイズや重量が大きくなってしまう。そのために、作業者は無線化することによって有線よりも自由に移動できるメリットがあるにもかかわらず、作業する場合に負担がかかるという問題が生じていた。
また、ユーザは有線教示装置を使用していた場合、無線教示装置に置き換えて使用するため、導入コストを要するという問題があった。
そこで本発明は、作業者に無線化に伴う負担を強いることがなく、容易に無線化を実現するロボットシステムを提供することを目的とする。
However, in the wireless teaching device, the power supplied from the robot control device in the case of wired communication is not supplied. Therefore, since the battery is built in as a power source and the wireless communication means is also built in the teaching device, the size and weight are increased. For this reason, there is a problem that a burden is imposed on the work, even though there is a merit that the worker can move more freely than wired by wireless.
In addition, when a user uses a wired teaching device, the user replaces the wireless teaching device and uses the wired teaching device.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a robot system that does not impose a burden on the operator due to the wireless connection and easily realize the wireless connection.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
本発明は、ロボットと、前記ロボットの教示や操作に用いる教示装置と、前記ロボットおよび前記教示装置と接続されて前記ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、前記教示装置は、前記教示装置とは別体であって、ケーブルを通じて前記教示装置に接続される無線化装置を介して前記ロボット制御装置との間で無線通信を行うことを特徴とするロボットシステムである。
また、本発明は、前記教示装置は、有線接続型の教示装置から構成され、前記無線化装置は、前記ケーブルを介して前記教示装置から受信した信号を変換して前記ロボット制御装置側に送信する無線通信部と、前記教示装置に電力を供給するバッテリを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記無線化装置は、前記バッテリの残量を提示する手段と、残量が所定量以下になったことを提示する手段を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記無線化装置は、作業者に取り付ける機構を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記無線化装置は、電源スイッチと、無線通信状態を提示する表示手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明は、前記無線化装置は、前記電源スイッチと、前記無線通信状態を提示する表示手段をその上面側に配置したことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記ロボット制御装置側に接続される第2の無線化装置を備え、前記第2の無線化装置はキースイッチに挿入されたキーを抜くことで機能が有効となり、前記無線化装置は、キースイッチを備え、前記キーが前記キースイッチに挿入されることで機能が有効となることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The present invention includes a robot, a teaching device used for teaching and operation of the robot, and a robot controller connected to the robot and the teaching device to control the robot, the teaching device including the teaching device Is a separate system that performs wireless communication with the robot control device via a wireless device connected to the teaching device through a cable.
Further, according to the present invention, the teaching device includes a wired connection type teaching device, and the wireless device converts a signal received from the teaching device via the cable and transmits the signal to the robot control device side. And a battery for supplying power to the teaching device.
Also, the present invention is characterized in that the wireless device includes means for presenting the remaining amount of the battery and means for presenting that the remaining amount has become a predetermined amount or less.
In the present invention, the wireless device includes a mechanism that is attached to an operator.
Also, the present invention is characterized in that the wireless device includes a power switch and display means for presenting a wireless communication state.
Further, the present invention is characterized in that the wireless device has the power switch and display means for presenting the wireless communication state arranged on the upper surface side thereof.
Further, the present invention includes a second wireless device connected to the robot control device side, and the second wireless device becomes effective by removing a key inserted into a key switch, and the wireless device The converting apparatus includes a key switch, and the function is enabled by inserting the key into the key switch.
本発明によれば、分離型の無線教示装置を用いることにより、教示装置の作業性を低下させることなく、容易に無線化することを実現できる。
According to the present invention, by using a separation-type wireless teaching device, it is possible to easily realize wireless communication without reducing the workability of the teaching device.
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。なお同一の構成や要素については同一の符号を付すことにより、重複した説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same structure and element, the overlapping description is abbreviate | omitted suitably by attaching | subjecting the same code | symbol.
<第1実施形態>
まず図1を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係るロボットシステムの構成について説明する。図1は本発明の第1実施形態に係るロボットシステムの構成を示す模式図である。
<First Embodiment>
First, the configuration of the robot system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the robot system according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係るロボットシステムは、ロボット1と、ロボット1と接続されロボットを制御するロボット制御装置2と、作業者が把持して使用する教示装置3と、教示装置3に接続されてロボット制御装置側と無線による通信を行う教示装置用無線化装置4とを有する。
さらに、ロボット制御装置2にはロボット制御装置用無線化装置5がコネクタ23を介して接続されている。コネクタ23は、ケーブルによって教示装置とロボット制御装置2とを接続する際に使用するコネクタである。ロボット制御装置用無線化装置5は、教示装置に代わってコネクタ23に接続され、教示装置用無線化装置4からの無線通信を受信しロボット制御装置向けの電気信号に変換してロボット制御装置2へと出力する。以降は、教示装置用無線化装置4を単に無線化装置と呼称する。
As shown in FIG. 1, a robot system according to this embodiment includes a robot 1, a
Further, a robot control device
図1でのロボット1は、手先部にスポット溶接ガン11を取り付けた垂直多関節型のロボットの例である。ロボットは各関節軸を駆動するアクチュエータを内蔵しており、アクチュエータがロボット制御装置2によって制御されることによって動作し、各種作業を行う。図1の例ではアクチュエータとしてサーボモータを用いている。
ロボット1は溶接やハンドリング、搬送等の用途に応じて手先部に取り付けるツールを適宜変更することが可能で、本実施例で示した例に限定されるものではない。さらにロボットの形態も垂直多関節型に限らず水平多関節型であったり閉リンク型であったりしてもよい。
The robot 1 in FIG. 1 is an example of a vertical articulated robot in which a
The robot 1 can change the tool attached to a hand part suitably according to uses, such as welding, handling, conveyance, and is not limited to the example shown in the present Example. Furthermore, the form of the robot is not limited to the vertical articulated type, and may be a horizontal articulated type or a closed link type.
ロボット制御装置2は、ロボット1の各関節のサーボモータの動作を制御するものであって、ロボット1とケーブル21によって接続されている。ケーブル21内にはサーボモータへ駆動電力を供給する電力線や、サーボモータをフィードバック制御するためにサーボモータに付随して設けられた各種センサとの通信線が内蔵されている。
図示しないが、ロボット制御装置は内部に電源部、制御部、記憶部などを備え、記憶部には教示された作業プログラムやロボットの制御に必要なパラメータ類を記憶する。
またロボット制御装置2は、ロボット1を緊急停止させる非常停止スイッチ22を備えているのが一般的である。緊急時には作業者が非常停止スイッチ22を押下することで、動作中のロボット1のサーボモータ電源、制御電源を遮断し、ロボット1を即座に停止させることができる。
The
Although not shown, the robot control device includes a power supply unit, a control unit, a storage unit, and the like, and stores a taught work program and parameters necessary for controlling the robot.
The
教示装置3は複数の操作キー31、LCD等による表示画面32やイネーブリングスイッチを備え、さらにロボット制御装置2と同様に非常停止スイッチ33を備えている。
表示画面32をタッチパネルとして、画面上に表示されたソフトウェアキーをタッチすることで操作キー31と同等の機能を表示画面32に持たせるようにしてもよい。
なお図示しないが、教示装置3はデッドマンスイッチと呼ばれる機構を備えている。デッドマンスイッチは、教示作業などの際に作業者が教示装置を把持する箇所に設けられておりこのスイッチを把持している間のみ、教示装置3の操作が有効になるというものである。作業者が意図せずに操作キー31を押下されてもその操作を無効とすることでロボットが突然動作する等の危険を回避するための機構である。
The
The
Although not shown, the
作業者は、教示作業の際に操作キー31によってロボット1のアクチュエータ(サーボモータ)を動作させてロボット1を適当な位置姿勢とした後、その位置を教示点としてロボット制御装置2の記憶部に記憶させて、作業プログラムの教示を進めていく。また表示画面32にはロボット1の各関節の位置や手先位置、各種パラメータの値などの情報を表示したり、教示された作業プログラムの内容を表示したりすることができる。
本実施形態における教示装置3はケーブルによってロボット制御装置2と接続される方式のものと同一の構造である。すなわちロボット制御装置2との無線通信部や重量の大きいバッテリを内蔵していない。本実施形態によれば、無線通信機能を内蔵した教示装置を新たに導入することなしに無線通信機能を実現できる。
The operator operates the actuator (servo motor) of the robot 1 with the
The
無線化装置4には、ロボット制御装置2との無線通信を行う無線通信部や、無線化装置4および教示装置3の電源となるバッテリが内蔵されており、ケーブル41によって教示装置と接続される。ケーブル41は教示装置3をロボット制御装置2と接続する際に用いられるものと同一構成のものであり、ロボット制御装置2との通信線や、教示装置3へ電力を供給する電力線が内蔵されている。ただしケーブル長はロボット制御装置2と接続される場合に比べ短くてよい。
無線化装置4はその外面にケーブル41を接続するコネクタ42、無線化装置4および教示装置3の電源を投入する電源スイッチ、無線化装置4の動作状況を表示するためのLED等を備える。無線化装置4のスイッチ、LED等については後述する。また無線化装置4は作業者の腰ベルトなど衣服の一部に無線化装置4を取り付けるための取り付け機構43を備えている。取り付け機構43は例えばクリップ状の形態であり、作業者が手で操作することにより図1に示す矢印方向に開閉することができる。
The
The
本実施形態における無線化装置4は、ケーブル41により教示装置3と接続し、取り付け機構43で作業者の腰ベルト44を挟む等してその本体を作業者の腰や肩によって保持することによって教示装置の重量やサイズを増大させることなく、教示装置の無線化を実現している。したがって教示装置の無線化によって教示装置を把持する作業者の負担が増大することがなく、また新たに無線通信機能を内蔵した教示装置を導入する必要がないためコストを抑えることができる。
In the present embodiment, the
続いて図2、図3を用いて無線化装置4の構成についてさらに説明する。
図2は無線化装置4の上面図である。スイッチ類やLEDなどの表示部は上面に配置されている。こうした配置にすることにより、作業者が腰ベルトに無線化装置を固定した際に視線を下げれば操作や状態の確認が容易に行える。
無線化装置4の筐体の四隅は丸みを帯びた形状となっており、作業者の衣服や周辺の機器に引っかかったり、傷付けたりすることがないようになっている。また取り付け機構43に加えてベルトフック417を備えており、ここにベルトの両端を接続して取り付け機構43を用いる代わりに無線化装置4を作業者の肩に掛けることも可能である。
無線化装置4を使用する際には、まずコネクタ42にケーブル41を接続する。続いてキー411をキースイッチ410に挿す。キースイッチ410は無線化装置4を使用可能状態にするためのスイッチであり、キー411を挿していない状態では無線化装置4の電源スイッチを操作しても電源が入らないようになっている。
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a top view of the
The four corners of the casing of the
When the
図示しないが、ロボット制御装置用無線化装置5にもキー411を挿せるキースイッチが備わっている。制御装置用無線化装置5は無線化装置4とは逆にキースイッチからキー411を抜くことにより無線通信を行えるようになる。
無線化装置4とロボット制御装置用無線化装置5との間で無線通信を確立する際には、ロボット制御装置用無線化装置5に挿さっていたキー411を抜いて無線化装置4側のキースイッチ410に挿すようにする。こうした手順をとることで無線化装置4とロボット制御装置用無線化装置5とのペアを管理し、複数台のロボット制御装置が存在する作業ラインにおいて、誤った組み合わせで教示装置3とロボット制御装置2の無線通信が行われないようにしている。
Although not shown, the robot
When establishing wireless communication between the
キー410をキースイッチ411に挿した状態で電源スイッチ412を押下することにより内蔵されたバッテリにより無線化装置4および教示装置3に電力が供給されて両者が起動する。電源が投入されると電源状態LED413を点灯させ、電源投入状態であることを作業者に提示するようになっている。さらにバッテリ残量表示416により作業者にバッテリ状態を提示する。バッテリ残量が少なくなり、所定の量以下となった場合には電源状態LED413を点滅させたり電子音を鳴らしたりして作業者に知らせる。また無線化装置4にモータを内蔵し、そのモータにより無線化装置4を振動させることで作業者に知らせるようにしてもよい。またケーブル41を介して教示装置3の表示画面32に警告を表示したり、無線通信を介してロボット制御装置側へ通知したりしてもよい。
なおバッテリ424は無線化装置4から取り外すことが可能であり、バッテリ残量が少ないとの警告が表示されれば容易に交換することができる。
バッテリは、無線化装置4から取り外して充電器に接続したり、無線化装置4に取り付けられた状態で無線化装置4にACアダプタ(図示せず)を接続したりして充電することができる。
またバッテリを交換する際に、消耗したバッテリを無線化装置4から取り外しても数分程度は無線化装置4および教示装置3に電力が供給されるよう、無線化装置4内部にコンデンサ等の二次的な蓄電装置を備えるようにしてもよい。このように構成すれば、バッテリ交換を通電状態を保ったまま行うことができ、バッテリ交換のためにロボットシステム全体の電源を遮断したり再投入したりする必要がなく作業効率を損なうことがない。また無線化装置4にバッテリ取り付け部を複数設け、新しいバッテリを空いたバッテリ取り付け部に取り付けてから消耗したバッテリを取り外すようにしてもよい。
When the
The
The battery can be charged by removing it from the
Further, when replacing the battery, even if the exhausted battery is removed from the
無線化装置4は起動直後にロボット制御装置2と無線通信を介して起動シーケンス処理を行い、正常起動時には通信正常状態表LED414を点灯させ正常状態である旨を作業者に提示する。
図3は、教示装置3と無線化装置4の信号のやりとりに関する部分を示した内部ブロック図である。無線化装置4は、教示装置3上の非常停止スイッチ33やイネーブリングスイッチ312などのスイッチ状態を、無線通信部425を介してロボット制御装置2に伝達するため2つの同等のCPU421、422を備えている。教示装置3の非常停止信号は、確実にロボット制御装置2へ伝達されるよう2重化されており、それぞれがCPU421、422へ伝達されるようになっている。これらCPUは共有メモリ423を介して相互に状態監視を行っている。また符合424はバッテリであり、前述のようにキースイッチ410および電源スイッチ412をONにすることで教示装置3および無線化装置4に電力を供給する。
Immediately after activation, the
FIG. 3 is an internal block diagram showing a portion related to the exchange of signals between the
電源投入時には、CPU421はCPU422の正常起動を確認し、さらに教示装置3のCPU310の正常起動を確認した後、無線通信を介してロボット制御装置2と起動シーケンス処理を実行し、各装置の正常起動が確認されたら通信正常状態表示LED414を点灯させる。LED414の点灯により正常に無線化装置4が起動してロボット制御装置2、教示装置3との通信を確立し、教示装置3によってロボット制御装置2を操作可能になったことを作業者に提示する。なおLED414はCPU421、CPU422が相互に状態を監視し、共に正常信号を出力している場合のみ点灯する。
When the power is turned on, the
一方、電源投入時に何らかの原因でいずれかの装置が正常起動せず、無線通信を確立できなかった場合には通信異常状態表示LED415を点灯させ作業者に提示する。なおLED415はCPU421、CPU422が相互に状態を監視し、いずれか一方が他方の異常を検出すると点灯する。
通信正常状態表示LED414に緑色LEDを用い通信異常状態表示LED415に赤色LEDを用いると教示装置3とロボット制御装置2との間の無線通信状態を作業者に分かりやすく提示することができる。
On the other hand, if any device does not start normally for some reason when the power is turned on and wireless communication cannot be established, the communication abnormal
When a green LED is used for the communication normal
図4、図5は、通常の有線接続型の教示装置を用いた状態と図1に示したような無線化装置を用いた状態との間で相互に移行したり、無線通信を確立した状態で教示作業を行ったり、教示後に作業プログラムの実行を行ったりする際の操作の手順、シーケンスを示す図である。なお図4ではロボット制御装置2を単に制御装置と表記している。
図4において、点線で囲まれたA部分は、教示装置3とロボット制御装置2とをケーブルで有線接続した状態から、図1のように教示装置3とロボット制御装置2とが無線接続した状態へ移行する際の、ロボット制御装置側での操作手順である。
また点線で囲まれたB部分は、教示装置側での操作手順であり、無線化装置4についての説明で既に述べた。
点線で囲まれたC部分は、教示装置3とロボット制御装置2との間で無線通信が確立した後に、無線障害やバッテリ切れによって無線通信が遮断された場合や、停電などによって無線通信が遮断された場合のシーケンスを示している。
また点線で囲まれたD部分は、図1のように教示装置3とロボット制御装置2とが無線接続した状態から、教示装置3とロボット制御装置2とをケーブルで有線接続した状態へ移行する際の手順を示している。
4 and 5 show a state in which a normal wired connection type teaching device is used and a state in which wireless communication as shown in FIG. 1 is used and wireless communication is established. It is a figure which shows the procedure of an operation, and a sequence at the time of performing teaching work by or performing execution of a work program after teaching. In FIG. 4, the
4, a portion A surrounded by a dotted line is a state in which the
A portion B surrounded by a dotted line is an operation procedure on the teaching device side, and has already been described in the description of the
The portion C surrounded by a dotted line indicates that the wireless communication is interrupted due to a wireless failure or battery exhaustion after the wireless communication is established between the
Further, a portion D surrounded by a dotted line shifts from the state where the
図5は、教示装置3とロボット制御装置2との間で無線通信が確立した後に、教示装置3によってロボットに作業プログラムを教示(ティーチング)したり、教示した作業プログラムを呼び出して再生(プレイバック)させたりする際の手順を示している。教示の際には、作業者がデットマンスイッチを放すと自動的にサーボモータの電源が遮断される。また作業プログラムの再生中にロボット制御装置2や教示装置3上の非常停止スイッチを押下すると、同様にサーボモータの電源が遮断される。
In FIG. 5, after the wireless communication is established between the
1 ロボット
2 ロボット制御装置
3 教示装置
4 無線化装置
5 ロボット制御装置用無線化装置
11 スポット溶接ガン(ツール)
21 ケーブル
22 非常停止スイッチ
23 コネクタ
31 操作キー
32 表示画面
33 非常停止スイッチ
41 ケーブル
42 コネクタ
43 取り付け機構
44 作業者の腰ベルト
310 CPU
311 非常停止装置
312 イネーブリングスイッチ
410 キースイッチ
411 キー
412 電源スイッチ
413 電源状態LED
414 正常通信状態表示LED
415 異常通信状態表示LED
416 バッテリ残量表示
417 ベルトフック
421 CPU
422 CPU
423 共有メモリ
424 バッテリ
425 無線通信部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
21
311
414 Normal communication status display LED
415 Abnormal communication status display LED
416 Battery remaining
422 CPU
423
Claims (6)
前記教示装置は、
前記教示装置とは別体であって、ケーブルを通じて前記教示装置に接続される無線化装置を介して前記ロボット制御装置との間で無線通信を行い、
前記無線化装置は、
前記教示装置へ前記ケーブルを通じて電力を供給するバッテリと、前記無線化装置を前記作業者に取り付ける機構とを備えること
を特徴とするロボットシステム。 A robot, a teaching device gripped and used by an operator for teaching and operation of the robot, and a robot controller connected to the robot and the teaching device to control the robot,
The teaching device includes:
The said teaching device a separate, have rows wireless communication between the robot control device via the wireless apparatus connected to the teaching device through a cable,
The wireless device includes:
A robot system comprising: a battery for supplying power to the teaching device through the cable; and a mechanism for attaching the wireless device to the worker .
有線接続型の教示装置であること
を特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。 The teaching device includes:
The robot system according to claim 1, wherein the robot system is a wired connection teaching device.
前記バッテリの残量を提示する手段と、残量が所定量以下になったことを提示する手段とを備えること
を特徴とする請求項1または2に記載のロボットシステム。 The wireless device includes:
Robot system according to claim 1 or 2, characterized in that Ru and means for presenting the remaining capacity of the battery, and means for presenting that the remaining amount is equal to or less than a predetermined amount.
電源スイッチと、無線通信状態を提示する表示手段とを備えること
を特徴とする請求項1、2または3に記載のロボットシステム。 The wireless device includes:
Robot system according to claim 1, 2 or 3 to a power supply switch, comprising: a display means for presenting a radio communication state.
前記電源スイッチと、前記表示手段とをその上面側に配置したこと
を特徴とする請求項4に記載のロボットシステム。 The wireless device includes:
Robot system according to claim 4, characterized in that arranged with the power switch, and a pre-Symbol Display means on its upper surface.
前記第2の無線化装置は、
キースイッチに挿入されたキーを抜くことで機能が有効となり、
前記無線化装置は、
キースイッチを備え、前記キーが当該キースイッチに挿入されることで機能が有効となること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のロボットシステム。 A second wireless device connected to the robot controller side;
The second wireless device is :
The function is enabled by removing the key inserted in the key switch.
The wireless device includes:
With the key switch, the robot system according to any one of claims 1-5 wherein said key, characterized in that the function by being inserted into the key switch becomes effective.
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