JP4080494B2 - ロボット制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット制御装置に関し、特には、非常停止ボタンを備えるとともに内蔵された二次電池を備えた可搬式操作部と無線通信を行うロボット制御装置に関する。

可搬式操作部の主用途はロボットの教示である。教示を行う際には、多くの場合操作者が可搬式操作部を手に持ってロボットを囲む安全柵の内側に入り、ロボットに接近して教示を行う。従って操作者の安全を確保するために、可搬式操作部には、緊急時にロボットを非常停止させるための非常停止ボタンが設けられる。非常停止ボタンが押されたときは、ロボット制御装置がロボットの駆動モータへの電力供給を遮断してロボットを直ちに停止させる。

可搬式操作部は一般に、電気ケーブルを介してロボット制御装置に接続される。電気ケーブルは、可搬式操作部に電力供給するとともに、可搬式操作部からの非常停止ボタンの接点信号やキー入力等の情報の受信、及び可搬式操作部への画面情報の送信等に使用される。しかしこの電気ケーブルは、安全柵内での操作者の作業の邪魔になる場合が少なくなく、故に操作性向上のためにはケーブルはないことが好ましい。

そこでロボット制御装置と可搬式操作部とをケーブルで接続せずに通信を行うために、例えば特許文献１に示すように両者間の送受信を電波等による無線通信によって行い、さらに可搬式操作部にその動作電源として二次電池を内蔵させる方法が考えられている。

特開２００３−２８８１０５号公報

無線通信を利用する場合は、非常停止信号も無線で送信されることになるため、無線通信が途絶えると非常停止信号も送信されなくなる。そこで安全を確保するために、非常停止信号の受信側すなわちロボット制御部は、無線通信が途絶えたときは非常停止信号を受信したものとして処理を行う必要がある。従って、可搬式操作部の二次電池の充電量が不足して通信が途絶えてしまった場合でもロボットは非常停止することになり、これは生産のための自動運転においては生産効率の著しい低下をもたらす。

そこで本発明は、ロボットの自動運転中に、可搬式操作部の二次電池の充電量不足によって無線通信が途絶えることによってロボットが非常停止することを防止するロボット制御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に、請求項１に記載の発明は、ロボットを非常停止させるための非常停止ボタン及び二次電池を有し、前記制御装置から分離可能であるとともに前記二次電池で作動する可搬式操作部と、前記可搬式操作部と通信可能であるとともに、前記非常停止ボタンの操作による非常停止信号を受信した場合及び前記可搬式操作部との通信が途絶えた場合のいずれにおいても前記ロボットを非常停止させる手段を備えたロボット制御部と、前記二次電池を充電するための、前記可搬式操作部及び前記ロボット制御部のいずれか一方に設けられた充電回路と、前記ロボットの自動運転中に前記ロボット制御部と前記可搬式操作部とを電気的に接続する接続手段と、を有する制御装置を有するロボット制御装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロボット制御装置において、前記接続手段は、前記可搬式操作部に対してコネクタを介して着脱可能に構成されたケーブルを有する、ロボット制御装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のロボット制御装置において、前記接続手段による前記可搬式操作部と前記ロボット制御部との電気的接続が確立されていない状態を検出する検出手段と、前記ロボットの自動運転中であって前記電気的接続が確立されていない状態を前記検出手段が検出したときに警告を発する手段と、をさらに有するロボット制御装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のロボット制御装置において、前記電気的接続が確立されていないときは、前記可搬式操作部と前記ロボット制御部との間の通信は無線により行われる、ロボット制御装置を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載のロボット制御装置において、前記電気的接続が確立されていないときであって前記二次電池の充電量が第１のレベル以下になったときに警告を発する手段を有する、ロボット制御装置を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のロボット制御装置において、前記ロボット制御部は、前記電気的接続が確立されていないときであって前記二次電池の充電量が前記第１のレベルより低い第２のレベル以下になったときに前記ロボットを非常停止させる、ロボット制御装置を提供する。

請求項７に記載の発明は、請求項３又は４に記載のロボット制御装置において、前記ロボット制御部は、前記電気的接続が確立されていないときであって前記二次電池の充電量が第１のレベル以下になったときに、前記ロボットの安全柵が開いているときは前記ロボットを非常停止させる、ロボット制御装置を提供する。

本発明に係るロボット制御装置によれば、ロボットの自動運転継続中は常時二次電池の充電を行うことができるので、充電量不足によってロボットの非常停止に至ることを未然に防ぐことができる。さらに、可搬式操作部の二次電池を充電していない状態でロボットの自動運転を行うと警告が発せられるので、二次電池が充電量不足になることをより確実に防止することができる。

また教示作業のために可搬式操作部をロボット近傍で操作する場合は、可搬式操作部は無線によって制御部と通信を行うことができ、可搬式操作部の充電量が所定量以下になった場合は操作者は警告によりそのことを認知することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るロボット制御装置１０を含むロボットシステムの概略構成を示す図である。ロボット制御装置１０は、ロボット１を制御する制御部２０を有し、制御部２０は、ＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２に接続されたＲＯＭ２４、ＲＡＭ２６及びサーボ制御回路２８とを有する。制御部２０はさらに、後述する可搬式操作部６０と無線で通信するための通信手段３０を有する。サーボ制御回路２８は、ロボット１の各軸について設けることができ、それぞれサーボアンプ３２を介して図示しないロボット１の各軸用サーボモータに動力を供給する。サーボアンプ３２は、サーボアンプ３２への動力供給路に組み込まれた電磁接触器３４を介して動力用電源２に接続される。

また制御装置１０は、ロボットの運転モードを指定するための運転モード選択スイッチ３６、及びロボットの自動運転を開始するためのサイクルスタートボタン３８を有し、それぞれモード選択スイッチインターフェース４０及びサイクルスタートボタンインターフェース４２を介してＣＰＵ２２に接続される。また制御装置１０は、ロボット１を囲う安全柵３の扉４の状態を監視するための監視回路４４を有し、この監視回路４４によって扉４の開閉状態がＣＰＵ２２に伝えられる。ＣＰＵ２２は、スイッチ３６、ボタン３８及び扉４の状態を監視し、それらの状態に従ってロボット１の適切な制御を行う。その場合ＣＰＵ２２は、警告ランプインターフェース４６を介して警告ランプ４８を点灯させ、オペレータに注意を促すこともできる。なお警告ランプ４８は、後述するように、可搬式操作部６０の充電量低下を知らせる警告手段としても使用可能である。

制御装置１０はさらに、上述の電磁接触器３４に接続された非常停止手段５０を有する。非常停止手段５０は、ＣＰＵ２２から非常停止指令を受けたときに電磁接触器を「断」すなわち「オフ」の状態にする。これによりサーボアンプ３２への動力供給が絶たれ、ロボット１は直ちに非常停止する。

次にロボット制御装置１０の可搬式操作部６０について説明する。図２に詳細に示すように、可搬式操作部６０は、ＣＰＵ６２と、ＣＰＵ６２に接続されたＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６、表示制御部６８及びキーボードインターフェース７０を有する。表示制御部６８には液晶ディスプレイ等の表示器７２が接続され、キーボードインターフェース７０にはオペレータが操作できるキーボード７４が接続される。また可搬式操作部６０は、ロボット制御部２０と無線による通信を行うための通信手段７６を有する。

可搬式操作部６０には、オペレータが比較的容易に操作できる適所に非常停止ボタン７８が設けられる。非常停止ボタン７８をオペレータが操作（例えば押下）することにより、非常停止ボタンインターフェース８０及び通信手段７６を介して非常停止信号がロボット制御部２０に送信される。

可搬式操作部６０の動作電源は、可搬式操作部６０が備えた（例えば内蔵する）二次電池８２から供給される。二次電池８２は、可搬式操作部６０が有する充電回路８４を介して充電される。但し充電回路は、可搬式操作部６０ではなく制御部２０に設けられてもよい。二次電池８２の充電状態は、充電状態監視回路８６により監視される。充電状態監視回路８６は、二次電池８２の充電量が第１のレベル以下になったことを示す第１の信号を発することができる。ここで第１のレベルの充電量とは、例えば、現時点では可搬式操作部６０が正常に動作可能であるが続けて使用するのであれば充電を要するレベルの充電量（例えばフル充電の１０〜２０％）を意味する。さらに、充電状態監視回路８６は、第１のレベルの充電量がさらに低下して二次電池８２の充電量が可搬式操作部６０とロボット制御部２０との通信が途絶えてしまう第２のレベルの充電量（例えば実質的に０％）になったことを示す第２の信号を発することができる。後述するように、ロボット制御部２０は可搬式操作部６０からの通信が途絶えたときはロボット１を非常停止する。従って第２の信号が発せられた場合、可搬式操作部６０はロボット制御部２０へのデータ送信を含む動作を停止するので、ロボット制御部２０はロボット１を非常停止させる。一方第１の信号が発せられた場合は、ロボット制御部２０は可搬式操作部６０の充電が必要である旨の警告を発する。

可搬式操作部６０には、二次電池８２を充電するための電力をロボット制御部２０から供給できるようにするための接続手段が設けられる。本実施形態では接続手段は、ケーブル８８、及びケーブル８８の一端と可搬式操作部６０とを接続するコネクタ９０を有する。ケーブル８８の他端は、ロボット制御部２０に設けられた充電用電源５２に接続される（図１参照）。このような構成によれば、ケーブル８８及びコネクタ９０を介して可搬式操作部６０とロボット制御部２０が接続されている間は二次電池８２を充電することができる。またコネクタ９０は、教示作業時には可搬式操作部６０をロボット制御部２０から分離して操作できるようにするために、着脱可能な構造を備えることが好ましい。またケーブルを用いることにより、可搬式操作部６０は接続中すなわち充電中であってもある程度の可搬性を備えるという長所が得られる。但し、ケーブルによる接続の代わりに、ロボット制御部２０の適所に設けた導体素子と可搬式操作部６０に設けた導体素子とを互いに接触させて電力供給する方法や、電磁誘導を利用して電力を伝送し供給する方法等を採用することもできる。

上述のように、可搬式操作部６０とロボット制御部２０との間は無線でのデータ送信が可能である。ロボット制御部２０の通信手段３０が受信する可搬式操作部６０からのデータには、上述の第１及び第２の信号の他に例えばロボットの位置データ、ジョグ送りの指令データ等の一般データも含まれ、これらのデータに基づいてロボット制御部２０のＣＰＵ２２がロボット１を制御する。このような一般のロボット制御に関しては従来と同様であってよいので詳細な説明は省略する。

オペレータにより可搬式操作部６０の非常停止ボタン７８が押下された場合は、非常停止信号が可搬式操作部６０からロボット制御部２０に送信され、ロボット制御部２０は非常停止手段５０に非常停止指令を送り、ロボット１を非常停止する。ここで、何らかの原因によってロボット制御部２０が可搬式操作部６０からの送信データを受信できない場合が起こり得る。具体的な原因としては、可搬式操作部６０の二次電池８２の充電量不足、通信手段３０又は７６の故障、ノイズによる無線通信の乱れ等が挙げられる。このような場合は、可搬式操作部６０の非常停止ボタン７８が押下されてもロボット制御部２０はそのことを認知できず、ロボット１が非常停止されないという不具合が生じる。このような不具合を回避するために、ロボット制御部２０は、可搬式操作部６０との通信が途絶えたことを非常停止信号が発信されたものとして扱い、ロボット１を非常停止させる。

従って、可搬式操作部６０の二次電池８２の充電量が不足してデータ通信が途絶えた場合もロボット１は非常停止に至ることになるが、自動運転中は可搬式操作部６０はロボット制御部２０の近傍に置いておくことができるので、本発明では、上述のケーブル８８を用いて常時二次電池８２を充電しておくことができる。従って自動運転中は、二次電池８２の充電量不足によってロボット１が非常停止してしまうという事態は避けることができる。

また図１に示すように、ロボット制御部２０は、可搬式操作部６０とロボット制御部２０とが確実にケーブル８８を介して接続されているか否かを監視する接続状態監視手段又は回路５４を有する。ロボット１が自動運転中であるにも関わらず可搬式操作部６０がケーブル８８に接続されていないことを接続状態監視回路５４が検知した場合は、ロボット制御部２０はそのことをオペレータに知らせるための警告を、例えば上述の警告ランプ４８を用いて発することができる。この警告により、自動運転中の二次電池８２の充電量不足をより確実に回避することができる。なお警告ランプ４８は可搬式操作部６０に設けてもよいし、警告ランプ４８の代わりに可搬式操作部６０上の表示器７２に警告内容を表示させてもよいし、警告ランプの代わりに警報等によって警告を発することもできる。

接続状態監視回路５４は、本実施形態のようにケーブルを用いた場合には、例えばコネクタ９０の可搬式操作部６０側のピンの１つ（図示せず）を可搬式操作部６０内でゼロＶになるように接続しておき、そのピンからの信号が、可搬式操作部６０がケーブル８８に接続されているときはローレベル、接続されていないときはハイレベルとして読めるようにすることで実現可能である。あるいは上述の導体端子や電磁誘導を利用する場合は、二次電池８２が正しく充電される位置に可搬式操作部６０が配置されていることを検出する機械式の検出スイッチ（図示せず）を用いてもよい。

生産のためにロボットを自動運転する場合には、オペレータは可搬式操作部６０を安全柵３の内側に持ち込む必要がなく、また可搬式操作部６０をロボット制御部２０にケーブル等を介して又は直接的に接続しても作業の邪魔になることはない。ここでロボット１が自動運転中でありかつ可搬式操作部６０の二次電池８２が充電可能な状態にない（すなわち可搬式操作部６０がケーブル８８に接続されていない）場合には、ロボット制御部２０のＣＰＵ２２は二次電池８２の充電を促す警告を発する指令を生成する。この指令の生成は、ＣＰＵ２２以外の図示しない論理回路等で行ってもよい。これにより、ロボットが非常停止してしまうと非常にロスが大きい自動運転中の二次電池充電量不足による非常停止を確実に回避することができる。

一方、ケーブル８８によってロボット制御部２０と可搬式操作部６０との電気的接続が確立できない場合、例えば教示作業のようにオペレータが可搬式操作部６０をロボット１の近傍すなわち安全柵３の内側に持ち込んで作業する場合は、可搬式操作部６０はケーブル８８から分離された状態で操作される。本実施形態では可搬式操作部６０とロボット制御部２０との間の通信は無線で行われるので、安全柵３の内側では作業の邪魔になり得るケーブルを持ち込む必要はない。

教示作業中に二次電池８２の充電量が減少してきた場合は、上述の第１の信号によって警告が発せられ、オペレータは充電が必要となったことを知ることができる。ここでオペレータが作業を中断して二次電池８２を充電すれば教示作業を再開できる。またオペレータが警告が発せられた後も作業を続け、その結果上述の第２の信号が発せられると、可搬式操作部６０はこれ以上通信できない状態となるので、ロボット制御部２０はロボット１を安全のために非常停止させる。しかし、教示作業はロボット運転においてはいわゆる準備作業の１つであるので、作業の途中でロボットが非常停止状態になっても、自動運転のように生産効率に大きく影響することはない。

あるいは、教示作業中において第１の信号が発せられたときに、ロボット制御部２０はロボットを直ちに非常停止させてもよい。より詳細には、第１の信号が発せられたときに安全柵３が開いていれば、ロボット制御部２０は現在の状態が教示作業等のオペレータが安全柵３の内側にいる状態であることを認識できるので、より確実に安全を確保するために、第２の信号を待たずにロボット１を停止させてもよい。

また可搬式操作部６０とロボット制御部２０との通信を、無線方式ではなく従来使用されている電気ケーブル（図示せず）を用いた有線方式で行うことも可能である。ノイズの種類によっては有線方式の方が無線方式よりもノイズ耐性が高い場合があるので、その場合は有線方式を利用することによりノイズによる通信の乱れを排除又は低減することができる。また有線方式を採用する場合は、電気ケーブルを二次電池の充電用ケーブルとして兼用することが好ましい。

本発明の実施形態に係るロボット制御装置の概略構成を示す図である。 ロボット制御装置の可搬式操作部の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ ロボット
１０ ロボット制御装置
２０ 制御部
６０ 可搬式操作部
８２ 二次電池
８８ ケーブル

Claims (4)

1. ロボット制御装置（１０）であって、
   ロボット（１）を非常停止させるための非常停止ボタン（７８）及び二次電池（８２）を有し、前記ロボット制御装置（１０）から分離可能であるとともに前記二次電池（８２）で作動する可搬式操作部（６０）と、
   前記可搬式操作部（６０）と通信可能であるとともに、前記非常停止ボタン（７８）の操作による非常停止信号を受信した場合及び前記可搬式操作部（６０）との通信が途絶えた場合のいずれにおいても前記ロボット（１）を非常停止させる手段（５０）を備えたロボット制御部（２０）と、
   前記二次電池（８２）を充電するための、前記可搬式操作部（６０）及び前記ロボット制御部（２０）のいずれか一方に設けられた充電回路（８４）と、
   前記ロボット（１）の自動運転中に前記ロボット制御部（２０）と前記可搬式操作部（６０）とを電気的に接続するための、前記可搬式操作部（６０）に対してコネクタ（８８）を介して着脱可能に構成されたケーブル（９０）を有する接続手段（８８、９０）と、
   前記接続手段（８８、９０）による前記可搬式操作部（６０）と前記ロボット制御部（２０）との電気的接続が確立されていない状態を検出する検出手段（５４）と、
   前記ロボット（１）の自動運転中であって前記電気的接続が確立されていない状態を前記検出手段（５４）が検出したときに警告を発する手段（４６、４８）と、
   を有し、
   前記電気的接続が確立されていないときは、前記可搬式操作部（６０）と前記ロボット制御部（２０）との間の通信は無線により行われる、ロボット制御装置。
2. 前記電気的接続が確立されていないときであって前記二次電池（８２）の充電量が第１のレベル以下になったときに警告を発する手段（８６）を有する、請求項１に記載のロボット制御装置。
3. 前記ロボット制御部（２０）は、前記電気的接続が確立されていないときであって前記二次電池（８２）の充電量が前記第１のレベルより低い第２のレベル以下になったときに前記ロボット（１）を非常停止させる、請求項２に記載のロボット制御装置。
4. 前記ロボット制御部（２０）は、前記電気的接続が確立されていないときであって前記二次電池（８２）の充電量が第１のレベル以下になったときに、前記ロボット（１）の安全柵（３）が開いているときは前記ロボット（１）を非常停止させる、請求項１に記載のロボット制御装置。

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