JP4600307B2 - 自動機械システム - Google Patents
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一例として、従来のロボットシステムの構成図を図7に示す。図において、101は複数のモータ(駆動機構、図示せず)を備えるロボット、102はロボット101の作動を制御するロボットコントローラ、103は教示操作装置、104はロボットコントローラ102と教示操作装置103との間で操作ボタンや非常停止等の情報や、教示操作装置103に備わる表示器への表示情報の伝送と教示操作装置103への電源を供給するケーブルである。教示操作装置103の詳細図を図8に示す。図において、103aは略T字型をなす筐体、103bは作業者が把持するハンド部である。筐体103aの操作面には、教示作業時に操作されるキーボード(ないしはキーシート)103cと、教示データやロボット位置等の種々の情報を表示するLCDディスプレイ103dと、非常停止スイッチ103eとが設けられている。また、筐体103aにはケーブル104の一端が接続されている。尚、ハンド部には教示操作のときにロボットの動作を許可するイネーブル装置(デッドマンスイッチともいう)が備わるものもある。以後、教示作業でモータ及びロボットの動作では、イネーブル装置により動作が許可されているものとする。
同様に、作業者が非常停止スイッチ103eを押下すると、ケーブル104を介して非常停止情報がロボットコントローラ102に伝送され、ロボットコントローラ102はロボット101の駆動モータへの電力供給を遮断し各駆動軸モータに図示しないブレーキをかけてロボット101の動作を強制的に停止させ姿勢を保持する。これにより、万一の意図しない動作に対して確実にロボットを非常停止させることができる。
例えば、特許文献1には、ロボットコントローラと教示操作装置とが互いに無線通信するように構成されたロボットシステムについて、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非常停止状態とするための非常停止操作手段を備えた教示操作装置の実現手段が開示されている。
一方、工作機械システムにおいても、その数値制御装置と手動操作盤との情報伝送(通信)を無線化することが望まれており、例えば特許文献2には、数値制御装置と無線手動操作盤との無線通信の確立方法が開示されている。
特許文献2では、数値制御装置と無線手動操作盤との無線通信を確立する際に、所望する数値制御装置と無線手動操作盤を有線で接続して必要な情報を交換し、無線通信確立後に有線接続を解除しているが、自動機械(ロボットや工作機械)とその制御部(ロボットコントローラや数値制御装置)が物理的に大きく離れている場合には特許文献2の方法の適用には大きな課題がある。なぜなら、作業者は教示操作部(教示操作部や無線手動操作盤)を持って、自動機械に近づいて操作するからであり、無線通信確立の度に制御部に近づき無線通信の確立を行なわねばならない。例えば、産業用ロボットのシステムでは、ロボット本体が工場の1階に、ロボットコントローラが中2階に設置される例はよく見られ、無線通信の確立の度の作業者の負担は大きい。また、制御部から無線通信を確立するためのケーブルを自動機械の側まで引き回し、無線通信確立時に教示操作部とそのケーブルを接続することも可能であるが、複数あるケーブルの中から所望する自動機械に接続されたケーブルを間違いなく選び出すことは難しく、意図しない自動機械と誤接続する可能性があるという問題もある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、複数ある自動機械の中から、所望の自動機械を間違いなく選んで、そのロボットコントローラと教示操作部との無線通信接続を確立する自動機械システムを提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、1つ以上の駆動機構を備えた機構部と、前記機構部を動作制御するコントローラと、前記機構部の動作で行なう作業を教示操作する教示操作部を備え、前記コントローラと前記教示操作部が無線通信する自動機械システムにおいて、前記機構部は光通信をおこなう第1の指向性通信部を備え、前記コントローラは第1の無線通信部を備え、前記教示操作部は、光通信をおこなう第2の指向性通信部と、第2の無線通信部と、通信接続入力手段を備え、前記第2の指向性通信部を前記第1の指向性通信部に向け前記通信接続入力手段への入力操作により前記第1の指向性通信部と前記第2の指向性通信部との間で前記第1の無線通信部と前記第2の無線通信部との間を無線通信で接続するために必要な接続データを授受し、前記第2の無線通信部と前記第1の無線通信部との間は前記接続データに基づいて無線通信での接続をする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、1つ以上の駆動機構を備えた複数の機構部と、前記複数の機構部を動作制御するコントローラと、前記機構部の動作で行なう作業を教示操作する教示操作部を備え、前記コントローラと前記教示操作部が無線通信する自動機械システムにおいて、前記複数の機構部はそれぞれ光通信をおこなう第1の指向性通信部を備え、前記コントローラは第1の無線通信部を備え、前記教示操作部は、光通信をおこなう第2の指向性通信部と、第2の無線通信部と、通信接続入力手段を備え、前記第2の指向性通信部を前記第1の指向性通信部に向け前記通信接続入力手段への入力操作により前記第1の指向性通信部と前記第2の指向性通信部との間で前記第1の無線通信部と前記第2の無線通信部との間を無線通信で接続するために必要な接続データを授受し、前記第2の無線通信部と前記第1の無線通信部との間は前記接続データに基づいて無線通信での接続をすることを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、前記無線通信での接続は、前記コントローラは前記接続データの所定の情報を前記第1の無線通信部に設定し、前記教示操作部は前記接続データの所定の情報を前記第2の無線通信部に設定し、前記第2の無線通信部と前記第1の無線通信部との間で無線通信の確立の後、相互の無線通信をおこなうことを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、前記無線通信での接続は、前記コントローラは、前記第1の指向性通信部で受信された前記接続データに含まれる前記教示操作部のIDを宛先として、第1の無線通信部を介して前記コントローラのIDを無線データとして送信し、前記教示操作部は第2の無線通信部を介して受信した前記無線データの前記コントローラのIDを宛先として、受信確認信号を送信し、前記教示操作部と前記コントローラ間の無線通信の確立の後、相互の無線通信をおこなうことを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、前記無線通信による相互接続に必要な前記接続データは、無線チャンネルおよび通信周期並びに前記コントローラと前記教示操作部の各々のIDおよび各々の通信ポートの一部を含むことを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、前記コントローラは、前記複数の機構部より特定の機構部を選択して動作制御をおこなう選択駆動部と、前記接続データ授受のときに前記第2の指向性通信部と対向する前記第1の指向性通信部が備わる特定の機構部を選択する制御手段とを備え、前記無線通信での接続を介して前記教示操作部の操作で、前記特定の機構部を前記選択駆動部が動作制御をおこなうことを特徴とするものである。
また、請求項7に記載の発明は、前記コントローラと前記教示操作部との間の無線通信が確立した後に、前記第2の指向性通信部を特定の前記機構部に備わる前記第1の指向性通信部に向け前記通信接続入力手段への入力操作により前記第1の指向性通信部と前記第2の指向性通信部との間を前記接続データの授受をすると、前記コントローラと前記教示操作部との間の無線通信を維持した状態で、前記教示操作部から操作可能な機構部が前記特定の機構部に切り替わることを特徴とするものである。
また、請求項8に記載の発明は、前記機構部はロボットであり、前記コントローラはロボットコントローラであり、前記教示操作部は教示操作装置であることを特徴とするものである。
また、機構部の指向性通信部は、該当する機構部のIDを保持し、その機構部のIDを教示操作部とコントローラに送信し、教示操作部は受信した機構部IDをコントローラに対して送信し、コントローラは指向性通信部から受信した機構部IDと教示操作部から受信した機構部IDを照合し、照合結果が正しいときのみ特定された機構部のみ選択的に駆動可能とするので、1台のコントローラに複数の機構部が接続された場合でも、意図しない機構部(ロボット)の誤動作を防止できるという効果がある。
ロボット11には第1の指向性通信部15aが設けられ、ロボットコントローラ12には第1の無線通信部16aが設けられている。教示操作装置13には、第2の指向性通信部15bと、第2の無線通信部16bと、通信接続スイッチ17が設けられている。また、第1の指向性通信部15aは有線を介してロボットコントローラ12と結合されている。
ここで、ロボット11を教示操作装置13を操作して動作するために、第1の無線通信部16aおよび第2の無線通信部16bを介してロボットコントローラ12と教示操作装置13との間の無線通信接続を確立する場面では、作業者は教示操作装置13をロボット11に設けられた第1の指向性通信部15aの方に向けて通信接続スイッチ17を押下する行為でもって、操作するロボットを特定し、該ロボットを制御するロボットコントローラを指定する。このロボットを特定することは、同一の作業空間に複数台のロボット共同して製品に対する作業を行なう生産設備などでは重要な要件であり、ここで誤接続が発生すると、作業者の操作で意図しないロボットが動作することで、作業者を危険に曝す、製品および治具へ損傷などの危険性がある。
前述のように、まず作業者は、教示操作装置13の第2の指向性通信部15bを第1の指向性通信部15aの方に向けて通信接続スイッチ17を押下する(S201)と、第2の指向性通信部15bは、第1の指向性通信部15aに向かって教示操作装置13のID、無線チャンネル、通信周期などのデータ(IDと無線チャンネルは必須)を送信する(S202)。
第1の指向性通信部15aは上記データを受信すると、そのデータを有線通信でロボットコントローラ12に送信する(S203)。ロボットコントローラ12はそのデータを取得すると、第1の指向性通信部15aに対して通信部の通信手順に従った受信確認を返信する(S204)。
第1の指向性通信部15aはロボットコントローラ12のIDを第2の指向性通信部15bに対して送信し(S205)、教示操作装置13は第2の指向性通信部15bが受信したIDを取得する。
以上のステップでロボットコントローラ12と教示操作装置13は相手のIDを互いに取得できるので、第2の無線通信部16bより第1の無線通信部16aへ無線通信を始める(S206)ことで無線通信の確立を行ない、以降継続して無線通信が行なわれる。
以上説明したように、本発明によれば、教示操作部とロボット本体に指向性通信部を付設することで、複数台のロボットの中から所望のロボットを正しく指定でき、該当するロボットコントローラと教示操作部間の無線通信での接続を簡単に確立できる。
まず作業者は教示操作装置13の第2の指向性通信部15bを第1の指向性通信部15aの方に向けて通信接続スイッチ17を押下する(S301)と、第2の指向性通信部15bは、第1の指向性通信部15aに向かって教示操作装置13のID、無線チャンネル、通信周期などのデータ(IDと無線チャンネルは必須)を送信する(S302)。
第1の指向性通信部15aは上記データを受信すると、そのデータを有線通信でロボットコントローラ12に送信し(S303)、ロボットコントローラ12は、受信したIDを宛先として指定された無線チャンネルを使用し、第1の無線通信部16aを介してロボットコントローラ12自身のIDを送信する(S304)。
教示操作装置13は、第2の無線通信部16bを介してロボットコントローラ12のIDを受信し、ロボットコントローラ12に対して(そのIDを宛先として)受信完了通知 を返信する(S305)。
第1の実施例から第2の実施例のように無線通信の確立までの手順を変更することにより、第1の指向性通信部15aは受信部(受光部)だけを、第2の指向性通信部15bは送信部(発光部)だけを備えればよく、部品点数を削減でき教示操作装置13の小型化やコストダウンの効果をも奏することができる。
ロボット11、11−2にはそれぞれ第1の指向性通信部15a、15a−2が設けられ、ロボットコントローラ12には第1の無線通信部16aが設けられている。教示操作装置13には、第2の指向性通信部15bと、第2の無線通信部16bと、通信接続スイッチ17が設けられている。第1の指向性通信部15a,15a−2は有線を介してロボットコントローラ12内部の照合部18と結合されている。また、ロボットコントローラ12内部には照合部18と第1の無線通信部16aの出力に応じて選択的にロボットを駆動する選択駆動部19が設けられている。
図5は通信接続のときの動作(情報伝達の方向と順番)を模式的に示した図である。図4と同一の符号は同じまたは相当ものを表し説明を省く。
作業者が、教示操作装置13の第2の指向性通信部15bを操作したいロボット11に備わる第1の指向性通信部15aの方に向けて通信接続スイッチ17を押下してから、無線通信確立までのシーケンス(S201〜S206)は第1実施例と同じである。
なお、教示操作装置13とロボットコントローラ12との無線通信が確立した後、操作するロボットを11から11−2に切り替えたい場合には、教示操作装置13の第2の指向性通信部15bをロボット11−2に備えられた第1の指向性通信部15a−2の方に向けて、再度、通信接続スイッチ17を押下すればよい。上述した流れに沿って再処理するが、無線通信を再接続することはせず、教示操作装置13と照合部18において、ロボットIDを11から11−2に変更することによって簡単に切り替え可能である。
作業者が、教示操作装置13の第2の指向性通信部15bを操作したいロボット11に備わる第1の指向性通信部15aの方に向けて通信接続スイッチ17を押下してから、無線通信確立までのシーケンス(S301〜S305)は第2実施例と同じである。
本実施例では、第1の指向性通信部15aは、S303において該当するロボットのIDを送信する。ロボットコントローラ12内の照合部18は受信したロボットIDを記憶する。ロボットコントローラ12内の無線通信部16aは、受信したロボットIDが変更される度にそのロボットIDを教示操作装置12の第2の無線通信部16bに送信する(S304)。第2の無線通信部16bは第1の無線通信部16a宛ての送信データに受信したロボットIDを添付する(S305)。
照合部18は、第1の無線通信部16aで受信したロボットIDと記憶しておいたロボットIDを照合する。照合後の動作については、第3実施例と同様である。また、無線通信確立後の操作対象ロボットの切り替えも、第3実施例と同様にロボットIDの変更によって可能になる。
12、102 ロボットコントローラ
13、103 教示操作装置
15a 第1の指向性通信部
15b 第2の指向性通信部
16a 第1の無線通信部
16b 第2の無線通信部
17 通信接続スイッチ
18 照合部
19 選択駆動部
103a 筐体
103b ハンド部
103c キーボード
103d LCDディスプレイ
103e 非常停止スイッチ
104 ケーブル
Claims (8)
- 1つ以上の駆動機構を備えた機構部と、前記機構部を動作制御するコントローラと、前記機構部の動作で行なう作業を教示操作する教示操作部を備え、前記コントローラと前記教示操作部が無線通信する自動機械システムにおいて、
前記機構部は光通信をおこなう第1の指向性通信部を備え、
前記コントローラは第1の無線通信部を備え、
前記教示操作部は、光通信をおこなう第2の指向性通信部と、第2の無線通信部と、通信接続入力手段を備え、
前記第2の指向性通信部を前記第1の指向性通信部に向け前記通信接続入力手段への入力操作により前記第1の指向性通信部と前記第2の指向性通信部との間で前記第1の無線通信部と前記第2の無線通信部との間を無線通信で接続するために必要な接続データを授受し、
前記第2の無線通信部と前記第1の無線通信部との間は前記接続データに基づいて無線通信での接続をすることを特徴とする自動機械システム。 - 1つ以上の駆動機構を備えた複数の機構部と、前記複数の機構部を動作制御するコントローラと、前記機構部の動作で行なう作業を教示操作する教示操作部を備え、前記コントローラと前記教示操作部が無線通信する自動機械システムにおいて、
前記複数の機構部はそれぞれ光通信をおこなう第1の指向性通信部を備え、
前記コントローラは第1の無線通信部を備え、
前記教示操作部は、光通信をおこなう第2の指向性通信部と、第2の無線通信部と、通信接続入力手段を備え、
前記第2の指向性通信部を前記第1の指向性通信部に向け前記通信接続入力手段への入力操作により前記第1の指向性通信部と前記第2の指向性通信部との間で前記第1の無線通信部と前記第2の無線通信部との間を無線通信で接続するために必要な接続データを授受し、
前記第2の無線通信部と前記第1の無線通信部との間は前記接続データに基づいて無線通信での接続をすることを特徴とする自動機械システム。 - 前記無線通信での接続は、
前記コントローラは前記接続データの所定の情報を前記第1の無線通信部に設定し、
前記教示操作部は前記接続データの所定の情報を前記第2の無線通信部に設定し、
前記第2の無線通信部と前記第1の無線通信部との間で無線通信の確立の後、相互の無線通信をおこなうことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自動機械システム。 - 前記無線通信での接続は、
前記コントローラは、前記第1の指向性通信部で受信された前記接続データに含まれる前記教示操作部のIDを宛先として、第1の無線通信部を介して前記コントローラのIDを無線データとして送信し、
前記教示操作部は第2の無線通信部を介して受信した前記無線データの前記コントローラのIDを宛先として、受信確認信号を送信し、
前記教示操作部と前記コントローラ間の無線通信の確立の後、相互の無線通信をおこなうことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自動機械システム。 - 前記無線通信による相互接続に必要な前記接続データは、
無線チャンネルおよび通信周期並びに前記コントローラと前記教示操作部の各々のIDおよび各々の通信ポートの一部を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載の自動機械システム。 - 前記コントローラは、
前記複数の機構部より特定の機構部を選択して動作制御をおこなう選択駆動部と、
前記接続データ授受のときに前記第2の指向性通信部と対向する前記第1の指向性通信部が備わる特定の機構部を選択する制御手段とを備え、
前記無線通信での接続を介して前記教示操作部の操作で、前記特定の機構部を前記選択駆動部が動作制御をおこなうことを特徴とする請求項2に記載の自動機械システム。 - 前記コントローラと前記教示操作部との間の無線通信が確立した後に、
前記第2の指向性通信部を特定の前記機構部に備わる前記第1の指向性通信部に向け前記通信接続入力手段への入力操作により前記第1の指向性通信部と前記第2の指向性通信部との間を前記接続データの授受をすると、
前記コントローラと前記教示操作部との間の無線通信を維持した状態で、
前記教示操作部から操作可能な機構部が前記特定の機構部に切り替わることを特徴とする請求項2又は請求項6に記載の自動機械システム。 - 前記機構部はロボットであり、前記コントローラはロボットコントローラであり、前記教示操作部は教示操作装置であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自動機械システム。
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