JP5892132B2

JP5892132B2 - 制御装置及びロボットシステム

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Publication number: JP5892132B2
Application number: JP2013190980A
Authority: JP
Inventors: 慶太尾郷
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2033-09-13
Also published as: EP2849015A2; KR20150031156A; CN104440909A; US9259839B2; CN104440909B; US20150081093A1; EP2849015A3; JP2015054386A

Description

本発明は、制御装置及びロボットシステムに関する。

例えばロボット又はＮＣ工作機械等、制御装置により自動制御される産業機械が広く実用化されている。これらの産業機械を用いる製造工程において安全性を確保するには、稼働中の産業機械を確実に停止させる機構が不可欠である。一方、電源の遮断により産業機械を停止させてしまうと、電源の再投入等で再稼働に時間を要することとなり、産業機械の作業効率を低下させる一因となる。これに対し、例えば特許文献１には、電源を遮断することなく、ロボット等の全てのアクチュエータへの出力を同時に遮断できる制御装置が開示されている。

特開平２−２３０８０号公報

上記制御装置によれば、アクチュエータへの出力を瞬時に回復させることで、制御対象を迅速に再稼働できる。しかしながら、停止状態からの回復を迅速化するのみでは、制御対象の作業効率の低下抑制に限界がある。

そこで本発明は、制御対象の停止及び再稼働に伴う作業効率の低下を十分に抑制できる制御装置及びロボットシステムを提供することを目的とする。

本発明に係る制御装置は、複数のアクチュエータをそれぞれ駆動するための複数の駆動信号をそれぞれ出力し、停止信号に応じて当該駆動信号の出力をそれぞれ停止する複数の第１駆動部と、他のアクチュエータを駆動するための駆動信号を出力し、停止信号に応じて当該駆動信号の出力を停止する第２駆動部と、全ての第１駆動部に停止信号を伝送する第１伝送部と、第２駆動部に停止信号を伝送する第２伝送部と、互いに独立した停止信号を第１伝送部及び第２伝送部にそれぞれ導入可能とする停止信号導入部と、を備える。

本発明に係るロボットシステムは、上記制御装置と、第１駆動部からの駆動信号に応じて動く全てのアクチュエータにより駆動される多関節アームと、第２駆動部からの駆動信号に応じて動くアクチュエータにより駆動される少なくとも１つの外部機器と、を備える。

本発明によれば、制御対象の停止及び再稼働に伴う作業効率の低下を十分に抑制できる。

本実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示す模式図である。コントローラのブロック図である。基本軸制御部のブロック図である。外部軸制御部のブロック図である。ブレーキ制御基板のブロック図である。停止信号導入部のブロック図である。停止信号の割り当てを示す模式図である。停止信号の割り当ての他の例を示す模式図である。停止信号の割り当ての更に他の例を示す模式図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、本実施形態に係るロボットシステム１は、多関節アーム２と、ポジショナ（外部機器）３，４と、柵５と、扉開センサ（第１センサ）６と、進入センサ（第２センサ）７，８と、コントローラ（制御装置）１０とを備える。

多関節アーム２は、６軸の関節を有する。各関節には、１組のモータ（アクチュエータ）及びブレーキが内蔵されている。多関節アーム２は、ワークＷに対し部品取り付け、溶接、ネジ締め等の様々な作業を実行する。なお、後述するように、多関節アーム２の関節数は６軸に限定されない。

ポジショナ３，４は、ワークＷを保持すると共に、少なくとも１自由度の駆動機構を有し、多関節アーム２の作業に併せてワークＷの姿勢又は位置の少なくとも一方を調節する。例えばポジショナ３，４は、鉛直な軸線を中心にワークＷを回転させる１軸の回転機構を有する。この回転機構には、１組のモータ（アクチュエータ）及びブレーキが内蔵されている。

以下、多関節アーム２のモータを「基本軸モータ」といい、その他のモータを「外部軸モータ」という。多関節アーム２のブレーキを「基本軸ブレーキ」といい、その他のブレーキを「外部軸ブレーキ」という。

柵５は、多関節アーム２及びポジショナ３，４を囲むように設けられ、扉部５ａと窓部５ｂと窓部５ｃとを有する。扉部５ａは、人の出入りを可能とする。窓部５ｂは、ポジショナ３の位置に対応して設けられた開口であり、柵５外からポジショナ３上へのワークＷの設置及びポジショナ３上から柵５外へのワークＷの取り出しを可能とする。窓部５ｃは、ポジショナ４の位置に対応して設けられた開口であり、柵５外からポジショナ４上へのワークＷの設置及びポジショナ４上から柵５外へのワークＷの取り出しを可能とする。

扉開センサ６は、例えばリミットスイッチである。扉開センサ６は、扉部５ａが開いたことを検出し、その検出信号を停止信号としてコントローラ１０に送る。

進入センサ７は、例えば光出射部７ａ及び受光部７ｂを有する光学式のセンサである。光出射部７ａ及び受光部７ｂは、窓部５ｂの縁部に設けられ、互いに対向するように配置されている。光出射部７ａは受光部７ｂ側に検査光を出射する。受光部７ｂは、検査光を受光する。進入センサ７は、受光部７ｂにおける検査光の受光の有無に基づいて、窓部５ｂ内への物体の進入を検出し、その検出信号を停止信号としてコントローラ１０に送る。

進入センサ８は、進入センサ７と同様のセンサである。進入センサ８の光出射部８ａ及び受光部８ｂは、窓部５ｃの縁部に設けられ、互いに対向するように配置されている。進入センサ８は、受光部８ｂにおける検査光の受光の有無に基づいて、窓部５ｃ内への物体の進入を検出し、その検出信号を停止信号としてコントローラ１０に送る。

コントローラ１０は、多関節アーム２のモータ及びブレーキと、ポジショナ３，４のモータ及びブレーキとを制御する。コントローラ１０には、ケーブルを介してプログラミングペンダント１１が接続されている。プログラミングペンダント１１は、コントローラ１０に対する入力用の装置である。図２に示すように、コントローラ１０は、コンタクタ２０と、コンバータ３０と、サーボユニット１００と、指令ユニット２００と、入出力基板３００とを内蔵し、交流電源１４から供給される電力により動作する。

コンタクタ２０は、コントローラ１０内の各部と交流電源１４との間に介在し、異常検知信号に応じて交流電源１４への接続と遮断とを切り替える。コンバータ３０は、交流電源１４から供給された交流を直流化し、コントローラ１０内の各部に供給する。サーボユニット１００は、９個のモータ及び９個のブレーキに駆動電力を出力する。指令ユニット２００は、サーボユニット１００を介してモータ及びブレーキを制御する。入出力基板３００は、センサ６〜８と指令ユニット２００との間、サーボユニット１００と指令ユニット２００との間及びコンタクタ２０と指令ユニット２００との間に介在し、各種信号を中継する。

サーボユニット１００は、制御基板１１０と、９個のアンプ１４０Ａ〜１４０Ｉと、ブレーキ制御基板（ブレーキ制御部）１５０とを有する。制御基板１１０は、基本軸制御部１２０と外部軸制御部１３０とを有する。制御基板１１０は、１枚であってもよいし、２枚に分かれていてもよい。基本軸制御部１２０又は外部軸制御部１３０の機能が２枚の基板に分散していてもよい。

基本軸制御部１２０は、６個のアンプ１４０Ａ〜１４０Ｆをそれぞれ介して６個のモータを駆動可能である。ロボットシステム１においては、多関節アーム２の６個の基本軸モータ１２Ａが基本軸制御部１２０により駆動される。

基本軸制御部１２０は、６組の駆動部（第１駆動部）１２１Ａ〜１２１Ｆと、指令受信部１２２とを有する（図３参照）。指令受信部１２２は、例えばデジタルシリアル通信により指令ユニット２００から送信された指令信号ＯＳ１〜ＯＳ６を受信し、それを各駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆに転送する。

駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆのそれぞれは、出力部１２３と遮断部１２４とを有する。駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆの出力部１２３には、指令信号ＯＳ１〜ＯＳ６がそれぞれ入力される。この入力に応じ、駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆの出力部１２３は、それぞれ駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ６を出力する。駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ６は、モータを駆動するための信号であり、アンプ１４０Ａ〜１４０Ｆにそれぞれ入力される。駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ６は、例えばアンプ１４０Ａ〜１４０Ｆのパワートランジスタに対するベース電流である。

遮断部１２４は、例えばリレー又は半導体スイッチであり、出力部１２３とアンプ１４０Ａ〜１４０Ｆとの間に介在する。遮断部１２４は、停止信号が入力されるのに応じて駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ６の出力を遮断する。すなわち、駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆは、停止信号が入力されるのに応じて駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ６の出力を停止する。遮断部１２４は、停止信号が入力されたことを示すフィードバック信号を出力する。

基本軸制御部１２０には、機械安全基板２３０から出力される１つの停止信号ＢＳ１が入力され、その停止信号ＢＳ１が分配されて全ての駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆの遮断部１２４に伝送される。すなわち、基本軸制御部１２０は、１つの停止信号ＢＳ１を全ての駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆに伝送する伝送部（第１伝送部）Ｒ１を更に有する。停止信号ＢＳ１を基本軸制御部１２０内で分配することで、指令ユニット２００から基本軸制御部１２０に停止信号ＢＳ１を送信するための配線を削減できる。

駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆの遮断部１２４がそれぞれ出力する６つのフィードバック信号は、１つの受領確認信号ＦＳ１にまとめられ、基本軸制御部１２０から機械安全基板２３０に送信される。受領確認信号ＦＳ１は、全ての駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆの遮断部１２４がフィードバック信号を出力したときに送信される。受領確認信号ＦＳ１は、基本軸制御部１２０からブレーキ制御基板１５０にも送信され、基本軸ブレーキ１３Ａの駆動用の信号として用いられる。受領確認信号ＦＳ１に代えて停止信号ＢＳ１をブレーキ制御基板１５０に出力し、停止信号ＢＳ１を基本軸ブレーキ１３Ａの駆動用の信号として用いてもよい。

駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ６の出力を遮断する構成を２重に設けてもよい。具体的には、互いに直列な２つの遮断部１２４を駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆのそれぞれに設け、一方の遮断部１２４に停止信号を伝送する伝送部と他方の遮断部１２４に停止信号を伝送する伝送部とを別個に設けてもよい。これに対応し、扉開センサ６及び進入センサ７，８等、停止信号の出力源も２重に設け、２重の出力源からそれぞれ出力された２つの停止信号を２つの伝送部にそれぞれ導入してもよい。この場合、一方の遮断部１２４に異常が生じた場合にも他方の遮断部１２４により駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ６を遮断できる。一方の伝送部に停止信号が入力されないときにも、他方の伝送部に停止信号が入力されれば駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ６を遮断できる。このため、モータをより確実に停止させることができる。

互いに直列な２つの遮断部１２４を駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆのそれぞれに設ける場合、受領確認信号ＦＳ１については、駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆのそれぞれにおいて少なくとも一方の遮断部１２４に停止信号が入力されたときに出力されればよい。

外部軸制御部１３０は、３個のアンプ１４０Ｇ〜１４０Ｉをそれぞれ介して３個のモータを駆動可能である。ロボットシステム１においては、ポジショナ３，４をそれぞれ駆動する２個の外部軸モータ１２Ｂが外部軸制御部１３０により駆動される。

外部軸制御部１３０は、３組の駆動部（第２駆動部）１３１Ａ〜１３１Ｃと、指令受信部１３２とを有する（図４参照）。指令受信部１３２は、例えばデジタルシリアル通信により指令ユニット２００から送信された指令信号ＯＳ７〜ＯＳ９を受信し、それを各駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃに転送する。

駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃのそれぞれは、出力部１３３と遮断部１３４とを有する。駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃの出力部１３３には、指令信号ＯＳ７〜ＯＳ９がそれぞれ入力される。この入力に応じ駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃの出力部１３３は、それぞれ駆動信号ＤＳ７〜ＤＳ９を出力する。駆動信号ＤＳ７〜ＤＳ９は、モータを駆動するための信号であり、アンプ１４０Ｇ〜１４０Ｉにそれぞれ入力される。駆動信号ＤＳ７〜ＤＳ９は、例えばアンプ１４０Ｇ〜１４０Ｉのパワートランジスタに対するベース電流である。

遮断部１３４は、例えばリレー又は半導体スイッチであり、出力部１３３とアンプ１４０Ｇ〜１４０Ｉとの間に介在する。駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃの遮断部１３４は、停止信号が入力されるのに応じて駆動信号ＤＳ７〜ＤＳ９の出力をそれぞれ遮断する。すなわち、駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃは、停止信号が入力されるのに応じて駆動信号ＤＳ７〜ＤＳ９の出力をそれぞれ停止する。駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃの遮断部１３４は、停止信号が入力されたことを示すフィードバック信号ＦＳ２〜ＦＳ４をそれぞれ出力する。

外部軸制御部１３０には、機械安全基板２３０から３つの停止信号ＢＳ２〜ＢＳ４が伝送され、これらの信号は駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃの遮断部１３４にそれぞれ伝送される。すなわち、外部軸制御部１３０は、停止信号ＢＳ２〜ＢＳ４を駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃの遮断部１３４にそれぞれ伝送する伝送部（第２伝送部）Ｒ２〜Ｒ４を更に有する。伝送部Ｒ２〜Ｒ４は駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃごとに設けられている。

遮断部１３４が出力するフィードバック信号ＦＳ２〜ＦＳ４は、それぞれ受領確認信号として機械安全基板２３０に送信される。受領確認信号ＦＳ２〜ＦＳ４は、ブレーキ制御基板１５０にも送信され、外部軸ブレーキ１３Ｂの駆動用の信号として用いられる。受領確認信号ＦＳ２〜ＦＳ４に代えて停止信号ＢＳ２〜ＢＳ４をブレーキ制御基板１５０に出力し、停止信号ＢＳ２〜ＢＳ４をブレーキ駆動用の信号として用いてもよい。

駆動信号ＤＳ７〜ＤＳ９の出力を遮断する構成を２重に設けてもよい。具体的には、互いに直列な２つの遮断部１３４を駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃのそれぞれに設け、一方の遮断部１３４に停止信号を伝送する伝送部と他方の遮断部１３４に停止信号を伝送する伝送部とを別個に設けてもよい。これに対応し、扉開センサ６及び進入センサ７，８等、停止信号の出力源も２重に設け、２重の出力源からそれぞれ出力された２つの停止信号を２つの伝送部にそれぞれ導入してもよい。この場合、一方の遮断部１３４に異常が生じた場合にも他方の遮断部１３４により駆動信号ＤＳ７〜ＤＳ９を遮断できる。一方の伝送部に停止信号が入力されないときにも、他方の伝送部に停止信号が入力されれば駆動信号ＤＳ７〜ＤＳ９を遮断できる。このため、モータをより確実に停止させることができる。

互いに直列な２つの遮断部１３４を駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃのそれぞれに設ける場合、受領確認信号ＦＳ２〜ＦＳ４については、駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃのそれぞれにおいて少なくとも一方の遮断部１３４に停止信号が入力されたときに出力されればよい。

アンプ１４０Ａ〜１４０Ｉは、例えばパワートランジスタを有し、駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ９に応じた駆動電力をモータに供給する。

ブレーキ制御基板（ブレーキ制御部）１５０は、９個のブレーキ駆動部１５１Ａ〜１５１Ｉを有する（図５参照）。ロボットシステム１において、ブレーキ駆動部１５１Ａ〜１５１Ｆには６個の基本軸ブレーキ１３Ａがそれぞれ接続されている。ブレーキ駆動部１５２Ｇ，１５２Ｈにはポジショナ３，４の外部軸ブレーキ１３Ｂがそれぞれ接続されている。

ブレーキ駆動部１５１Ａ〜１５１Ｆには、基本軸制御部１２０から出力された１つの受領確認信号ＦＳ１が分配されて入力される。ブレーキ駆動部１５１Ａ〜１５１Ｆは、受領確認信号ＦＳ１の入力に応じてブレーキを作動させる。

３個のブレーキ駆動部１５１Ｇ〜１５１Ｉには、３つの受領確認信号ＦＳ２〜ＦＳ４がそれぞれ入力される。ブレーキ駆動部１５１Ｇ〜１５１Ｉは、受領確認信号ＦＳ２〜ＦＳ４の入力にそれぞれ応じてブレーキを作動させる。

上述のように、受領確認信号ＦＳ１〜ＦＳ４は、停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４に対応して出力される。このため、ブレーキ駆動部１５１Ａ〜１５１Ｉは、停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４に応じてブレーキを作動させることで、駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ９の停止に連動してブレーキを作動させる。

具体的に、ブレーキ駆動部１５１Ａ〜１５１Ｆは、６個の基本軸モータ１２Ａにそれぞれ対応する６個の基本軸ブレーキ１３Ａを、駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ６の停止に連動して作動させる。ブレーキ駆動部１５１Ｇは、ポジショナ３の外部軸モータ１２Ｂに対応する外部軸ブレーキ１３Ｂを、駆動信号ＤＳ７の停止に連動して作動させる。ブレーキ駆動部１５１Ｈは、ポジショナ４の外部軸モータ１２Ｂに対応する外部軸ブレーキ１３Ｂを、駆動信号ＤＳ８の停止に連動して作動させる。

指令ユニット２００は、ＣＰＵ基板２１０と、インターフェース基板２２０と、機械安全基板２３０とを有する。ＣＰＵ基板２１０は、記憶されたプログラム又はプログラミングペンダント１１からの入力に応じて、モータ１２Ａ，１２Ｂの制御目標値等を算出する。インターフェース基板２２０は、ＣＰＵ基板２１０により算出された制御目標値に応じてサーボユニット１００への指令信号ＯＳ１〜ＯＳ９を出力する。

図６に示すように、機械安全基板２３０は、入出力基板３００と協働して停止信号導入部Ａ１を構成する。入出力基板３００は、扉開センサ６が接続される端子３０１と、進入センサ７が接続される端子３０２と、進入センサ８が接続される端子３０３とを有する。入出力基板３００の一部は取り外し可能なオプション基板３１０となっている。オプション基板３１０は、停止信号ＢＳ３，ＢＳ４及びＦＳ３，ＦＳ４を中継するものであり、これらの信号を用いない場合には不要である。

機械安全基板２３０は、停止信号割当部２３１と異常検知部２３２とを有する。停止信号割当部２３１は、端子３０１〜３０３にそれぞれ接続されたセンサ６〜８から入出力基板３００を介して停止信号ＳＳ１〜ＳＳ３をそれぞれ受信し、そのいずれかを停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４として出力する。

停止信号ＢＳ１は、入出力基板３００を介して基本軸制御部１２０の伝送部Ｒ１に送信される。停止信号ＢＳ２〜ＢＳ４は、入出力基板３００を介して外部軸制御部１３０の伝送部Ｒ２〜Ｒ４にそれぞれ送信される。

停止信号割当部２３１は、プログラミングペンダント１１からの設定入力に応じて、停止信号ＳＳ１〜ＳＳ３と停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４との組み合わせを自在に設定する。すなわち、停止信号割当部２３１は、外部からの設定入力に応じて、伝送部Ｒ１〜Ｒ４に対し端子３０１〜３０３を自在に割り当てる。このため、停止信号導入部Ａ１は、互いに独立した停止信号ＳＳ１〜ＳＳ３を第１伝送部Ｒ１と第２伝送部Ｒ２〜Ｒ４とに導入可能となっている。

図７は、停止信号ＳＳ１〜ＳＳ３と停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４との組み合わせの一例を示す。停止信号割当部２３１は、停止信号ＢＳ１〜ＢＳ３に停止信号ＳＳ１を割り当て、停止信号ＢＳ２に停止信号ＳＳ２を割り当て、停止信号ＢＳ３に停止信号ＳＳ３を割り当てる。

この割り当てによれば、停止信号ＳＳ１は、停止信号ＢＳ１として駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆに伝送され、停止信号ＢＳ２，ＢＳ３として駆動部１３１Ａ，１３１Ｂにそれぞれ伝送される。停止信号ＳＳ２は、停止信号ＢＳ２として駆動部１３１Ａのみに伝送される。停止信号ＳＳ３は、停止信号ＢＳ３として駆動部１３１Ｂのみに伝送される。

すなわち、伝送部Ｒ１は扉開センサ６からの停止信号ＳＳ１を駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆに伝送する。伝送部Ｒ２は、扉開センサ６からの停止信号ＳＳ１及び進入センサ７からの停止信号ＳＳ２を駆動部１３１Ａに伝送する。伝送部Ｒ３は、扉開センサ６からの停止信号ＳＳ１及び進入センサ８からの停止信号ＳＳ３を駆動部１３１Ｂに伝送する（図３及び図４参照）。

このため、扉部５ａの開放に応じて停止信号ＳＳ１が扉開センサ６から送信されると、多関節アーム２及びポジショナ３，４の全てが停止する。これにより、柵５内に人が立ち入るときの安全性が高められる。一方、ワークＷの設置又は取り出しのためにワークＷ又は作業者の腕等が窓部５ｂ内に進入するのに応じて停止信号ＳＳ２が進入センサ７から送信されると、ポジショナ３のみが停止する。これにより、ワークＷの設置又は取り出しのためにポジショナ３を停止させつつ、ポジショナ４上のワークＷに対する多関節アーム２の作業等を継続させることができる。一方、ワークＷの設置又は取り出しのためにワークＷ又は作業者の腕等が窓部５ｃ内に進入するのに応じて停止信号ＳＳ３が進入センサ８から送信されると、ポジショナ４のみが停止する。これにより、ワークＷの設置又は取り出しのためにポジショナ４を停止させつつ、ポジショナ３上のワークＷに対する多関節アーム２の作業等を継続させることができる。従って、安全性を高めつつ、作業効率の低下を十分に抑制できる。

図８は、停止信号ＳＳ１〜ＳＳ３と停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４との割り当ての他の例を示す。図８において、多関節アーム２は７軸の関節を有する。多関節アーム２の６個の基本軸モータ１２Ａは、アンプ１４０Ａ〜１４０Ｆにそれぞれ接続され、残りの１個の基本軸モータ１２Ａ（以下、「余剰モータ１２Ａ」という。）はアンプ１４０Ｇに接続される。６個の基本軸ブレーキ１３Ａはブレーキ駆動部１５１Ａ〜１５１Ｆにそれぞれ接続され、残りの１個の基本軸ブレーキ１３Ａ（以下、「余剰ブレーキ１３Ａ」という。）はブレーキ駆動部１５１Ｇに接続される。

ポジショナ３の外部軸モータ１２Ｂはアンプ１４０Ｈに接続され、外部軸ブレーキ１３Ｂはブレーキ駆動部１５１Ｈに接続される。ポジショナ４の外部軸モータ１２Ｂはアンプ１４０Ｉに接続され、外部軸ブレーキ１３Ｂはブレーキ駆動部１５１Ｉに接続される。

停止信号割当部２３１は、停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４に停止信号ＳＳ１を割り当て、停止信号ＢＳ３に停止信号ＳＳ２を割り当て、停止信号ＢＳ４に停止信号ＳＳ３を割り当てる。この割り当てによっても、扉部５ａが開放されると多関節アーム２及びポジショナ３，４の全てが停止する。窓部５ｂにワークＷ又は作業者の腕等が進入すると、ポジショナ３が停止する。窓部５ｃにワークＷ又は作業者の腕等が進入すると、ポジショナ４が停止する。

停止信号ＢＳ１，ＢＳ２のいずれにも、停止信号ＳＳ１が割り当てられている。すなわち、停止信号ＢＳ１，ＢＳ２は互いに同一なっている。このため、余剰モータ１２Ａ及び余剰ブレーキ１３Ａを他の基本軸モータ１２Ａ及び基本軸ブレーキ１３Ａに連動して停止させることができる。このように、基本軸制御部１２０の駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆの数に対し多関節アーム２の関節数が多い場合であっても、多関節アーム２全体を同時に停止させることができる。

図９は、停止信号ＳＳ１〜ＳＳ３と停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４との割り当ての更に他の例を示す。図９において、多関節アーム２は７軸の関節を有する。ポジショナ３は２軸の回転部を有する。ポジショナ４は駆動機構を有さず、ワークＷを静止状態で保持する。

多関節アーム２の６個の基本軸モータ１２Ａは、アンプ１４０Ａ〜１４０Ｆにそれぞれ接続され、残りの１個の基本軸モータ１２Ａはアンプ１４０Ｇに接続される。６個の基本軸ブレーキ１３Ａはブレーキ駆動部１５１Ａ〜１５１Ｆにそれぞれ接続され、残りの１個の基本軸ブレーキ１３Ａはブレーキ駆動部１５１Ｇに接続される。ポジショナ３の２個の外部軸モータ１２Ｂはアンプ１４０Ｈ，１４０Ｉにそれぞれ接続される。ポジショナ３の２個の外部軸ブレーキ１３Ｂはブレーキ駆動部１５１Ｈ，１５１Ｉにそれぞれ接続される。

停止信号割当部２３１は、停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４に停止信号ＳＳ１を割り当て、停止信号ＢＳ３，ＢＳ４に停止信号ＳＳ２を割り当てる。この割り当てによれば、扉部５ａが開放されると多関節アーム２及びポジショナ３が停止する。窓部５ｂにワークＷ又は作業者の腕等が進入すると、ポジショナ３が停止する。

停止信号ＢＳ３，ＢＳ４のいずれにも、停止信号ＳＳ１，ＳＳ２が割り当てられている。すなわち、停止信号ＢＳ３，ＢＳ４は互いに同一となっている。このため、ポジショナ３を駆動する２個の外部軸モータ１２Ｂは共に停止し、ポジショナ３を制動する外部軸ブレーキ１３Ｂは共に作動する。このように、ポジショナ３が複数の回転部を有する場合であっても、ポジショナ３全体を同時に停止させることができる。

図６に戻り、異常検知部２３２について説明する。異常検知部２３２は、入出力基板３００を介して基本軸制御部１２０から受領確認信号ＦＳ１を受信し、入出力基板３００を介して外部軸制御部１３０から受領確認信号ＦＳ２〜ＦＳ４を受信する。異常検知部２３２は、停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４に応じた受領確認信号ＦＳ１〜ＦＳ４を受信できないときには、入出力基板３００を介して異常検知信号ＥＳをコンタクタ２０に出力する。これにより、遮断部１２４，１３４に異常が生じたときに交流電源１４からの交流を遮断し、ロボットシステム１全体を確実に停止させることができる。

以上に説明したコントローラ１０によれば、第１伝送部Ｒ１から全ての第１駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆに停止信号ＢＳ１が伝送されるので、第１駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆに接続された６個のモータの停止及び再稼働を同時に実行できる。多関節アーム２のように、複数のアクチュエータにより駆動される機器（以下、「多軸機器」という。）を停止又は再稼働させるには、複数のアクチュエータの停止又は再稼働を同時に実行する必要がある。複数の第１駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆを多軸機器の複数のアクチュエータに割り当てることにより、多軸機器の停止及び再稼働を迅速に実行できる。

一方、停止信号導入部Ａ１は、互いに独立した停止信号を第１伝送部Ｒ１と第２伝送部Ｒ２〜Ｒ４とにそれぞれ伝送可能である。これにより、第１駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆに接続されたモータの停止及び再稼働と、第２駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃに接続されたモータの停止及び再稼働とを独立して実行できる。すなわち、制御対象を部分的に停止及び再稼働させることができる。これにより、例えば、多軸機器に第１駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆを割り当てると共に多軸機器とは別の外部機器に第２駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃを割り当て、外部機器の停止中に多軸機器の駆動を継続し、或いは多軸機器の停止中に外部機器の稼働を継続させることができる。従って、制御対象の停止及び再稼働に伴う作業効率の低下を十分に抑制できる。

例えばロボットシステム１においては、６個の基本軸モータ１２Ａの停止及び再稼働を同時に実行することで、多関節アーム２の停止及び再稼働を迅速に実行できる。一方、多関節アーム２の基本軸モータ１２Ａの停止及び再稼働と、ポジショナ３，４の外部軸モータ１２Ｂの停止及び再稼働とを独立して実行できる。これにより、ポジショナ３，４の停止中に多関節アーム２の稼働を継続し、或いは多関節アーム２の停止中にポジショナ３，４の稼働を継続させることができる。従って、ロボットシステム１の停止及び再稼働に伴う作業効率の低下を十分に抑制できる。

コントローラ１０は、複数の第２駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃを備え、第２伝送部Ｒ１〜Ｒ３は、第２駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃごとに設けられている。このため、制御対象の停止部分と稼働部分とをより細やかに切り替えることで、作業効率の低下を更に抑制できる。

停止信号導入部Ａ１は、複数の停止信号ＳＳ１〜ＳＳ３をそれぞれ受け入れる複数の端子３０１〜３０３と、外部からの設定入力に応じて第１伝送部Ｒ１及び第２伝送部Ｒ２〜Ｒ４に対し端子３０１〜３０３を自在に割り当てる停止信号割当部２３１とを有する。このため、複数の端子３０１〜３０３と第１伝送部Ｒ１及び第２伝送部Ｒ２〜Ｒ４との配線を変更することなく、第１伝送部Ｒ１及び第２伝送部Ｒ２〜Ｒ４に対する端子３０１〜３０３の割り当てを自在に設定できる。

停止信号導入部Ａ１は、第１伝送部Ｒ１と第２伝送部Ｒ２〜Ｒ４とに互いに異なる端子３０１〜３０３を割り当てる設定と、第１伝送部Ｒ１と第２伝送部Ｒ２〜Ｒ４とに同一の端子３０１〜３０３を割り当てる設定とを可能とするように構成されている。このため、第１駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆ及び第２駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃに対する停止信号ＳＳ１〜ＳＳ３の割り当てを更に柔軟に設定できる。例えば、第１駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆの数が多関節アーム２の基本軸モータ１２Ａの数に対して不足するときには、第２駆動部１３１Ａ〜１３１Ｃのいずれかを基本軸モータ１２Ａに割り当て、当該第２駆動部と駆動部１２１Ａ〜１２１Ｆとに同一の停止信号を割り当てることができる。

モータ１２Ａ，１２Ｂごとに設けられたブレーキ１３Ａ，１３Ｂを停止信号ＢＳ１〜ＢＳ４に応じて作動させるブレーキ制御基板１５０を更に備える。ブレーキ制御基板１５０は、駆動信号ＤＳ１〜ＤＳ９のいずれかの出力が停止してモータ１２Ａ，１２Ｂのいずれかが停止するときに、当該モータに対応するブレーキを作動させる。停止信号ＢＳ１〜ＢＳ２を活用することで、モータ１２Ａ，１２Ｂの停止に連動してブレーキ１３Ａ，１３Ｂを作動させ、制御対象をより迅速に停止させることができる。従って、制御対象の停止及び再稼働に伴う作業効率の低下を更に抑制できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、コントローラ１０の制御対象となる多軸機器は多関節アーム２に限られない。多関節アーム２以外の多軸機器としては、例えばＮＣ工作機械等が挙げられる。

ポジショナ３，４は、ワークＷを並進させてその位置を調節するものであってもよいし、回転によるワークＷの姿勢の調整と並進によるワークＷの位置の調整との両方を行うものであってもよい。

コントローラ１０により制御されるモータの数は９個に限定されない。コントローラ１０は、複数のモータを駆動可能な基本軸制御部１２０と１つ以上のモータを駆動可能な外部軸制御部１３０とを備えていればよく、基本軸制御部１２０と外部軸制御部１３０とがそれぞれ駆動可能なモータの数は、上述した数と異なっていてもよい。

１２１Ａ〜１２１Ｆ…第１駆動部、１３１Ａ〜１３１Ｃ…第２駆動部、１…ロボットシステム、２…多関節アーム、３，４…ポジショナ（外部機器）、５…柵、５ａ…扉部、５ｂ，５ｃ…窓部、６…扉開センサ（第１センサ）、７，８…進入センサ（第２センサ）、１０…コントローラ（制御装置）、１２Ａ，１２Ｂ…モータ（アクチュエータ）、１３Ａ，１３Ｂ…ブレーキ、１５０…ブレーキ制御基板（ブレーキ制御部）、２３１…停止信号割当部、３０１〜３０３…端子、Ａ１…停止信号割当部、ＢＳ１〜ＢＳ４，ＳＳ１〜ＳＳ３…停止信号、ＤＳ１〜ＤＳ９…駆動信号、Ｒ１…第１伝送部、Ｒ２〜Ｒ４…伝送部、Ｗ…ワーク。

Claims

複数のアクチュエータをそれぞれ駆動するための複数の駆動信号をそれぞれ出力し、停止信号に応じて当該駆動信号の出力をそれぞれ停止する複数の第１駆動部と、
他のアクチュエータを駆動するための駆動信号を出力し、停止信号に応じて当該駆動信号の出力を停止する複数の第２駆動部と、
全ての前記第１駆動部に前記停止信号を伝送する第１伝送部と、
前記第２駆動部ごとに設けられ、前記複数の第２駆動部に前記停止信号をそれぞれ伝送する複数の第２伝送部と、
互いに独立した停止信号を前記第１伝送部及び前記複数の第２伝送部にそれぞれ導入可能とする停止信号導入部と、を備え、
前記停止信号導入部は、複数の前記停止信号をそれぞれ受け入れる複数の端子と、外部からの設定入力に応じて前記第１伝送部及び前記複数の第２伝送部に対し前記端子を自在に割り当てる停止信号割当部と、を有する制御装置。
前記停止信号割当部は、前記第１伝送部と前記第２伝送部とに互いに異なる前記端子を割り当てる設定と、少なくとも一つの前記端子を前記第１伝送部及び前記第２伝送部の両方に割り当てる設定とを可能とするように構成されている、請求項１記載の制御装置。
前記アクチュエータごとに設けられたブレーキを前記停止信号に応じて作動させることで、前記アクチュエータを駆動するための前記駆動信号の停止に連動して当該アクチュエータに対応する前記ブレーキを作動させるブレーキ制御部を更に備える、請求項１又は２記載の制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項記載の制御装置と、
前記第１駆動部からの前記駆動信号に応じて動く全ての前記アクチュエータにより駆動される多関節アームと、
前記第２駆動部からの前記駆動信号に応じて動く前記アクチュエータにより駆動される少なくとも１つの外部機器と、を備えるロボットシステム。
前記外部機器として、前記多関節アームの作業対象であるワークの姿勢又は位置の少なくとも一方を調節するポジショナを備えると共に、
前記多関節アーム及び前記ポジショナを囲む柵と、
前記柵に設けられ、人の出入りを可能とする扉部と、
前記柵に設けられ、前記ワークの出入りを可能とする窓部と、
前記扉部の開放を検出し、当該検出信号を前記停止信号として前記停止信号導入部に送る第１センサと、
前記窓部内への物体の進入を検出し、当該検出信号を前記停止信号として前記停止信号導入部に送る第２センサと、を更に備え、
前記第１伝送部は、前記第１センサからの前記停止信号を前記第１駆動部に伝送し、
前記第２伝送部は、前記第１センサからの前記停止信号及び前記第２センサからの前記停止信号を前記第２駆動部に伝送する、請求項４記載のロボットシステム。