JP6219619B2 - 充電システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信によって産業用ロボットを操作するために用いられる可搬式操作装置に、充電時に接続される充電装置に関する。

従来、ロボット制御装置を介して産業用ロボットを操作するために操作装置（ティーチングペンダント）が用いられている。また、その操作装置として、ロボット制御装置との間の通信が無線化された可搬式操作装置も開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。そのような無線化された可搬式操作装置は、二次電池を有しており、その二次電池が充電されることにより、可搬式操作装置が作動することになる。その二次電池を充電するために可搬式操作装置に接続される充電装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００９／１１９３７９号 特開２００６−３４１３５６号公報

そのような充電式の可搬式操作装置を充電する際に、次のような問題があった。例えば、工場内のように、高温環境下で充電される際に、二次電池を保護するための回路が動作することによって、充電が停止していても、ユーザにそのことが容易に分からないという問題があった。また、二次電池が故障し、充電できない状態になっていても、ユーザにはそのことが容易に分からないという問題もあった。さらに、二次電池に漏電が発生していても、ユーザにはそのことが容易に分からないという問題もあった。
一般的に言えば、可搬式操作装置の二次電池に関連する異常が存在しても、そのことが容易に分からず、そのような異常に対応することができないという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、可搬式操作装置の二次電池に関連する異常が発生した場合に、そのことを容易に検知することができる装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による充電装置は、無線通信によって産業用ロボットを操作するために用いられる可搬式操作装置と充電時に接続される充電装置であって、可搬式操作装置が有する充電可能な二次電池に、充電時に電力を供給する電力供給部と、二次電池に関連する異常が検知部によって検知された場合に、異常が検知された旨を出力する出力部と、を備えたものである。
このような構成により、可搬式操作装置の二次電池に異常が発生した場合に、そのことを使用者が容易に把握することができる。その結果、例えば、その異常に早急に対応することができるようになる。

また、本発明による充電装置では、異常は、二次電池の温度異常を含んでいてもよい。
このような構成により、可搬式操作装置の二次電池が高温になりすぎていることを、使用者が容易に把握できるようになる。

また、本発明による充電装置では、異常は、二次電池の充電異常を含んでいてもよい。
このような構成により、可搬式操作装置の二次電池が充電できていないなどの充電異常が発生していることを、使用者が容易に把握できるようになる。

また、本発明による充電装置では、異常は、二次電池の漏電を含んでいてもよい。
このような構成により、可搬式操作装置の二次電池に漏電が発生していることを、使用者が容易に把握できるようになる。

また、本発明による充電装置では、検知部をさらに備えていてもよい。
このような構成により、充電装置が検知部を有するため、例えば、可搬式操作装置の電源が切られていたとしても、可搬式操作装置の二次電池の異常を検知することができるようになる。

また、本発明による充電装置では、可搬式操作装置が検知部を有していてもよい。
このような構成により、可搬式操作装置が通常有している検知部を用いて二次電池の異常を検知することができ、例えば、その異常の検知のために、新たな検知部を備える必要がなく、既存の構成を有効活用できる。

また、本発明による充電装置では、出力部による出力は表示であってもよい。
このような構成により、使用者は、異常が検知された旨の表示を見ることによって、二次電池に関する異常の発生を知ることができる。

また、本発明による充電装置では、出力部による出力は無線送信であってもよい。
このような構成により、使用者は、例えば、充電装置から離れたところにいたとしても、無線通信によって、異常が検知された旨を知ることができる。

本発明による充電装置によれば、可搬式操作装置の二次電池に関連する異常が発生した場合に、そのことをユーザが容易に分かるようにすることができる。

本発明の実施の形態１による充電システムの構成を示すブロック図 同実施の形態による充電装置を示す外観斜視図 同実施の形態による接続された可搬式操作装置と充電装置との外観正面図 同実施の形態による充電システムの構成の他の一例を示すブロック図

以下、本発明による充電装置について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による充電装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による充電装置は、充電時に接続される可搬式操作装置が有する二次電池に関する異常が検知された場合に、その異常が検知された旨を出力するものである。

図１は、本実施の形態による充電システム１００の構成を示すブロック図である。図２は、可搬式操作装置１が載置されていない状態の充電装置２を示す外観斜視図である。図３は、可搬式操作装置１が載置されている状態の充電装置２を示す外観正面図である。本実施の形態による充電システム１００は、無線通信によって産業用ロボットを操作するために用いられる可搬式操作装置１と、その可搬式操作装置１と充電時に接続される充電装置２とを備える。可搬式操作装置１は、無線通信によって産業用ロボットを操作し、教示データをロボット制御装置に送信するいわゆるティーチングペンダントであってもよい。その操作対象の産業用ロボットは特に限定されない。その産業用ロボットは、例えば、溶接ロボットや搬送ロボット、組立ロボット、塗装ロボット、または、その他の用途の産業用ロボットであってもよい。充電装置２は、例えば、図２，図３で示されるクレードルのように、充電時に可搬式操作装置１が載置される充電スタンドであってもよく、充電時に可搬式操作装置１とケーブル等で接続される装置であってもよい。本実施の形態では、前者の場合について主に説明する。

図１で示されるように、可搬式操作装置１は、充電回路１１と、二次電池１２と、検知部１３と、電源回路１４と、表示部１５と、通信部１６と、非常停止制御部１７と、受付部１８と、ＣＰＵ１９とを備える。充電回路１１は、充電時に充電装置２と電気的に接続され、充電装置２から供給された電力によって二次電池１２を充電する。二次電池１２は、充電可能な電池であり、電源回路１４を介して、検知部１３、表示部１５、通信部１６、非常停止制御部１７、受付部１８、及びＣＰＵ１９等の可搬式操作装置１の各構成要素に電力を供給する。電源回路１４は、バッテリ駆動時には二次電池１２からの電力を各構成要素に供給し、充電時には充電装置２からの電力を各構成要素に供給する。なお、充電時には、充電装置２から電源回路１４に電力が供給されるものとする。また、充電装置２は、電力供給部２１と、出力部２２とを備える。なお、二次電池１２の充電のために可搬式操作装置１と充電装置２とが接続されることによって、電力供給部２１と充電回路１１及び電源回路１４とが電気的に接続され、また検知部１３と出力部２２とが電気的に接続されることが好適である。

検知部１３は、二次電池１２に関連する異常を検知する。その異常は、例えば、二次電池１２の温度異常であってもよく、二次電池１２の充電異常であってもよく、二次電池１２の漏電であってもよく、二次電池１２に関するそれ以外の異常であってもよく、または、それらの任意の２以上の組み合わせであってもよい。二次電池１２の温度異常とは、二次電池１２の温度があらかじめ決められたしきい値よりも高くなることであってもよい。検知部１３は、例えば、サーミスタや熱電対等の温度センサを用いて二次電池１２の温度を測定し、その測定温度がしきい値よりも高くなった場合に、二次電池１２の温度異常を検知してもよい。二次電池１２の充電異常とは、充電が開始されてからあらかじめ決められた時間が経過しても、その二次電池１２の電圧がしきい値より高くならないことであってもよい。検知部１３は、例えば、充電開始からの時間を、タイマ等を用いて計時し、その計時した時間があらかじめ決められた時間を超えた時点において、電圧計を用いて計測された二次電池１２の電圧がしきい値よりも低い場合に、二次電池１２の充電異常を検知してもよい。検知部１３は、例えば、充電回路１１に入力される電力がしきい値を超えた場合に、充電が開始されたと判断してもよい。二次電池１２の漏電とは、可搬式操作装置１の各構成要素が動作していないにも関わらず、二次電池１２から電流が流れていることである。検知部１３は、例えば、可搬式操作装置１の各構成要素が動作していないにも関わらず、二次電池１２に蓄積されている電力量が減少していることを、二次電池１２の電圧、電流等によって検知した場合に、二次電池１２の漏電を検知してもよい。また、検知部１３は、二次電池１２から電力が供給されている範囲の絶縁抵抗が、あらかじめ決められたしきい値より低くなっている場合に、二次電池１２の漏電を検知してもよい。なお、漏電等の二次電池１２の異常の検知方法はこれらに限定されないことは言うまでもない。ここで、可搬式操作装置１が充電装置２と接続されている場合には、検知部１３は、異常を検知した場合に、その異常を検知した旨を、接続されている充電装置２に出力するものとする。また、可搬式操作装置１が充電装置２と接続されている場合には、検知部１３は、充電装置２から供給される電力によって動作してもよい。そうすることによって、検知部１３は、二次電池１２で蓄積されている電力量に関わりなく、充電時に動作することができ、また可搬式操作装置１の電源が切られていたとしても、充電時に動作することができるようになる。なお、検知部１３は、充電時以外にも二次電池１２に関する異常の検知を行ってもよい。例えば、検知部１３は、充電の終了後であっても、可搬式操作装置１が充電装置２に接続されている場合に、二次電池に関する異常の検知を行ってもよく、可搬式操作装置１が充電装置２に接続されていない場合にも、二次電池に関する異常の検知を行ってもよい。また、検知部１３は、異常を検知した場合に、その異常の種類（例えば、温度異常、充電異常、漏電等）を示す識別子を出力部２２に渡してもよい。

表示部１５は、ＣＰＵ１９を介して、受付部１８が受け付けた操作の情報や、通信部１６が受信した情報等を受け取り、ディスプレイ１５ａに表示する。通信部１６は、アンテナ１６ａを介して、ロボット制御装置等との間で情報の送受信を行う。例えば、通信部１６は、ＣＰＵ１９を介して、受付部１８が受け付けた操作に応じた情報や、非常停止信号等を受け取り、ロボット制御装置に送信してもよく、そのロボット制御装置から送信された情報を受信してもよい。また、非常停止制御部１７は、非常停止ボタン１７ａが押された場合に、その非常停止ボタン１７ａが押下された旨をＣＰＵ１９に渡す。受付部１８は、操作者の操作をタッチパネルやボタン、キーボード等の入力デバイス１８ａを介して受け付ける。ＣＰＵ１９は、受付部１８が受け付けた情報を表示部１５や通信部１６に渡したり、通信部１６が受信した情報を表示部１５に渡したりする処理を行う。また、ＣＰＵ１９は、非常停止制御部１７から非常停止ボタン１７ａが押下された旨を受け取った場合に、ロボットを非常停止するための信号である非常停止信号をロボット制御装置に送信するように、通信部１６を制御する。なお、可搬式操作装置１が有する表示部１５や通信部１６、非常停止制御部１７、受付部１８、ＣＰＵ１９等の各構成要素については、従来例の可搬式操作装置と同様であり、その詳細な説明を省略する。

また、充電装置２の電力供給部２１は、可搬式操作装置１が有する充電可能な二次電池１２に、充電時に電力を供給するものである。電力供給部２１は、例えば、商用電源から電力を供給してもよく、二次電池等のバッテリから電力を供給してもよい。出力部２２は、二次電池１２に関連する異常が検知部１３によって検知された場合に、異常が検知された旨を出力する。その異常は、前述のように、二次電池１２の温度異常を含んでいてもよく、二次電池１２の充電異常を含んでいてもよく、二次電池１２の漏電を含んでいてもよい。出力部２２は、例えば、検知された異常の種類を示す識別子を検知部１３から受け取り、その識別子を用いて、どの異常が発生したのかを判断してもよい。また、この出力は、例えば、表示デバイス（例えば、液晶ディスプレイなど）や、ＬＥＤ（発光ダイオード）を介した表示でもよく、所定の機器への有線または無線による送信でもよく、スピーカによる音声出力でもよい。なお、その出力によって、どのような種類の異常が発生したのかが分かるようになっていてもよく、または、そうでなくてもよい。本実施の形態では、出力部２２がＬＥＤ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介した表示出力を行う場合について説明する。例えば、検知部１３は、温度異常が検知された場合にはＬＥＤ２３ａを点灯させ、充電異常が検知された場合にはＬＥＤ２３ｂを点灯させ、漏電が検知された場合にはＬＥＤ２３ｃを点灯させる表示出力を行ってもよい。ここで、異常がない場合には、各ＬＥＤ２３ａ〜２３ｃは、それぞれ消灯しているものとする。なお、出力部２２は、出力を行うデバイス（例えば、表示デバイスや通信デバイスなど）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。また、出力部２２は、ハードウェアによって実現されてもよく、あるいは、それらのデバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

ここで、充電システム１００の動作について、図２，図３を用いて説明する。図２，図３において、クレードルである充電装置２が示されている。電源の切られている可搬式操作装置１が図２で示される充電装置２に載置されると、図３で示されるようになる。そして、充電装置２の充電回路１１、検知部１３、及び電源回路１４に電力が供給され、二次電池１２への充電が開始されると共に、検知部１３による異常の検知の処理も開始される。また、充電装置２に可搬式操作装置１が載置されると、検知部１３と出力部２２とが電気的に接続されることになり、検知部１３から出力部２２に情報を渡すことが可能となる。

具体的には、充電装置２に可搬式操作装置１が載置されると、検知部１３は、充電回路１１を介した充電の開始を検知し、図示しないタイマを用いて計時を開始する。また、図示しない温度センサを用いて二次電池１２の温度を監視する。また、図示しないセンサ等を用いて二次電池１２の漏電の発生を監視する。そして、タイマを用いた計時の開始から所定の期間が経過すると、検知部１３は、図示しない電圧計を用いて、二次電池１２の電圧がしきい値よりも高くなったかどうか判断する。そして、検知部１３は、電圧がしきい値より高い場合には異常を検知しない。一方、電圧がしきい値より低い場合には、検知部１３は異常を検知し、出力部２２に充電異常が発生した旨を出力する。なお、電圧がしきい値と等しい場合には、異常を検知してもよく、検知しなくてもよい。充電異常が発生した旨を受け取ると、出力部２２は、ＬＥＤ２３ｂを点灯させる。その結果、使用者は、充電異常が発生した旨を知ることができる。なお、検知部１３が充電異常を検知した場合には、充電回路１１は、充電を中止してもよい。また、充電中に温度センサによって取得された温度がしきい値より高くなると、検知部１３は、異常を検知し、出力部２２に温度異常が発生した旨を出力する。温度異常が発生した旨を受け取ると、出力部２２は、ＬＥＤ２３ａを点灯させる。その結果、使用者は、温度異常が発生した旨を知ることができる。なお、検知部１３が温度異常を検知した場合には、充電回路１１は、充電を中止してもよい。また、充電中に漏電が検知されると、検知部１３は、出力部２２に漏電が発生した旨を出力する。漏電が発生した旨を受け取ると、出力部２２は、ＬＥＤ２３ｃを点灯させる。その結果、使用者は、漏電が発生した旨を知ることができる。なお、検知部１３が漏電を検知した場合には、充電回路１１は、充電を中止してもよい。

以上のように、本実施の形態による充電装置２によれば、可搬式操作装置１の二次電池１２に関連する異常が検知された場合に、そのことを充電装置２を介してユーザに知らせることができる。その結果、ユーザは、二次電池１２に関する異常の発生を容易に知ることができ、その異常に早急に対応することができ、安全性が向上されることになる。また、検知部１３に充電装置２から電力が供給されるようにすることによって、たとえ可搬式操作装置１の電源がオフになっていたとしても、検知部１３による異常の検知を行うことができる。

なお、本実施の形態では、図１で示されるように、可搬式操作装置１が検知部１３を有している場合について説明したが、そうでなくてもよい。図４で示されるように、充電装置２が検知部１３を有していてもよい。その場合には、充電時に可搬式操作装置１と充電装置２とが接続されることにより、充電装置２が有する検知部１３は、可搬式操作装置１が有する充電回路１１や温度センサ、電圧計、漏電を検知するセンサ等に電気的に接続されてもよい。そして、検知部１３は、その温度センサを用いて二次電池１２の温度異常を検知してもよい。また、検知部１３は、充電回路１１によって充電が開始されたことを検知すると、タイマ等を用いた計時を開始し、その計時した時間があらかじめ決められた時間を超えた時点において、電圧計で計測された二次電池１２の電圧がしきい値よりも低い場合に、二次電池１２の充電異常を検知してもよい。また、検知部１３は、漏電を検知するために用いられるセンサ等の出力が、漏電に応じた現象を示す値となった場合に、漏電を検知してもよい。検知部１３によって異常が検知された後の処理は、上述の説明と同様であり、その説明を省略する。また、充電装置２が有する検知部１３によって二次電池に関する異常が検知された場合にも、充電回路１１は、二次電池１２の充電を停止してもよい。なお、可搬式操作装置１が有する、異常の検知に用いられる温度センサ等が動作するための電力は、充電時には充電装置２から供給してもよく、またはそうでなくてもよい。

また、本実施の形態では、出力部２２がＬＥＤ２３ａ〜２３ｃを点灯させることによって異常の検知を出力する場合について説明したが、そうでなくてもよい。前述のように、出力部２２は、異常が検知された旨を無線送信してもよい。その無線送信は、例えば、無線ＬＡＮや、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信を用いた無線送信であってもよく、その他の無線送信であってもよい。その送信先は、例えば、充電システム１００やロボット制御システム等を管理するための管理装置であってもよく、その他の装置であってもよい。そのような無線送信を行うことによって、例えば、充電システム１００と離れた位置にいるユーザや管理者等に異常の発生を通知することができ、また、有線の信号入力部を持たない無線機器に対して、異常を通知することができるようになる。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、あるいは、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

以上より、本発明による充電装置によれば、可搬式操作装置の二次電池に関連する異常が発生した場合に、そのことをユーザに通知できるという効果が得られ、例えば、可搬式操作装置を充電するために用いられる装置として有用である。

１ 可搬式操作装置
２ 充電装置
１２ 二次電池
２１ 電力供給部
２２ 出力部
１００ 充電システム

Claims (6)

1. 無線通信によって産業用ロボットを操作するために用いられる可搬式操作装置と、当該可搬式操作装置と充電時に接続される充電装置とを備えた充電システムであって、
   前記可搬式操作装置は、
   充電可能な二次電池と、
   前記二次電池に関連する異常を検知する検知部と、を備え、
   前記充電装置は、
   前記二次電池に、充電時に電力を供給する電力供給部と、
   前記二次電池に関連する異常が前記検知部によって検知された場合に、当該異常が検知された旨を出力する出力部と、を備え、
   前記検知部は、前記可搬式操作装置の電源がオフであっても前記充電装置から供給される電力によって動作する、充電システム。
2. 前記異常は、前記二次電池の温度異常を含む、請求項１記載の充電システム。
3. 前記異常は、前記二次電池の充電異常を含む、請求項１または請求項２記載の充電システム。
4. 前記異常は、前記二次電池の漏電を含む、請求項１から請求項３のいずれか記載の充電システム。
5. 前記出力部による出力は表示である、請求項１から請求項４のいずれか記載の充電システム。
6. 前記出力部による出力は無線送信である、請求項１から請求項４のいずれか記載の充電システム。

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