(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のロボットの電力供給を制御するロボット制御システムにおいて、
複数のロボットのそれぞれを動作させる複数のサーボアンプと、
前記複数のサーボアンプに電力供給する共通の電源供給路に設けられ、前記複数のサーボアンプへの電力供給を一括して実行又は遮断する１つの電力供給スイッチと、
前記複数のロボットのうち動作させるロボットを選択する選択器と、
前記選択器を操作するための入力器と、
前記ロボット毎に設けられ、当該ロボットの動作を監視する複数の監視ユニットとを備え、
前記複数の監視ユニットのそれぞれは、前記１つの電力供給スイッチと接続され、前記選択器で選択されなかった前記ロボットが動作したことを検出した場合に、前記１つの電力供給スイッチに全ての前記サーボアンプへの電力供給を一括して遮断させる信号を送るよう構成されている、ロボット制御システム。
【請求項２】
前記電力供給スイッチと前記複数のサーボアンプとの間の前記共通の電源供給路上に、前記複数のサーボアンプへの突入電流を保護する共通の突入電流防止回路と前記複数のサーボアンプからの回生電力を消費又は電源に戻す共通の回生制御回路とのうちの少なくともいずれか一方を備えた、請求項１に記載のロボット制御システム。
【請求項３】
前記監視ユニットは、対応する前記ロボットに設けられたサーボモータの回転を検出するエンコーダからの出力を検出することにより前記ロボットの動作を検出する、請求項１又は２に記載のロボット制御システム。
【請求項４】
前記各サーボアンプへその対応する前記ロボットの制御指令を送るロボット制御器を備え、前記選択器により選択されたロボットを示すロボット選択情報が前記ロボット制御器へ送られる、請求項１から３の何れかに記載のロボット制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の電源供給路から供給される電力により動作する複数のロボットの電力供給を制御するロボット制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業ロボットとして用いられる多軸ロボット等のロボットにおいては、複数のロボットによって１つのロボットセルを構成し、ロボットセル単位で複数のロボットの制御を行うことが知られている。
【０００３】
複数のロボットが設けられた１つのロボットセル内において、オペレータがロボットセル内に入ってロボットに動作を覚えさせるティーチング作業を行う場合においては、オペレータがロボットセル内に存在するため、同じロボットセル内にあるティーチング対象のロボット以外のロボットが動作すると危険である。このため、従来は、ティーチング作業時においては、同じロボットセル内にある他のロボットへの電力供給を遮断していた。このような構成においては、ロボット毎に、電力供給を遮断するマグネットコンタクタ等の電力供給スイッチが設けられており（例えば、特許文献１参照）、ティーチング作業時においては、ティーチング対象のロボット以外のロボットに対応する電力供給スイッチをＯＦＦすることとしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０８１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、各ロボットへの電力供給を遮断するマグネットコンタクタ等の電力供給スイッチは、ティーチング作業を行うたびにオン又はオフ動作されるため、電力供給スイッチの信頼性を保持しつつ長寿命化することが難しい。さらに、電力供給スイッチは、ロボット毎に枝分かれした電源供給路のそれぞれに設けられるため、電力供給スイッチをＯＮ又はＯＦＦした際に生じる突入電流や回生電流を防止するためには、各電力供給スイッチのそれぞれに突入電流防止回路や回生制御回路等を設ける必要が生じるため、構成が複雑となる。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決すべくなされたものであり、簡単な構成で、簡単な構成で、ティーチング作業時の安全性の確保を長期間維持することができるロボット制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るロボット制御システムは、複数のロボットの電力供給を制御するロボット制御システムにおいて、複数のロボットのそれぞれを動作させる複数のサーボアンプと、前記複数のサーボアンプに電力供給する共通の電源供給路に設けられ、前記複数のサーボアンプへの電力供給を一括して実行又は遮断する電力供給スイッチと、前記複数のロボットのうち動作させるロボットを選択する選択器と、前記選択器を操作するための入力器と、前記ロボット毎に設けられ、当該ロボットの動作を監視する複数の監視ユニットとを備え、前記監視ユニットは、前記選択器で選択されなかった前記ロボットが動作したことを検出した場合に、前記電力供給スイッチに全ての前記サーボアンプへの電力供給を一括して遮断させるよう構成されている。
【０００８】
上記構成によれば、複数のロボットの動作が各ロボットに対応する監視ユニットで監視され、入力器により選択器を介して選択されたロボット以外のロボットが動作したことが検出された場合、監視ユニットが電力供給スイッチに各ロボットを動作させるサーボアンプへの電力供給を一括して遮断させる。このように、複数のロボットのうち入力器により選択されていないロボットの動作が停止していることを監視ユニットにより監視することにより、ティーチング作業時における電力供給スイッチのＯＮ又はＯＦＦ動作を原則的になくすことができるため、電力供給スイッチの信頼性を保持しつつ長寿命化することができる。さらに、電力供給スイッチは共通の電源供給路に設けられているため、当該共通の電源供給路を電力供給スイッチで遮断することにより、全てのロボットを動作させるサーボアンプへの電力供給を一括して遮断させることができる。上記特許文献１の構成では、複数のロボットのうち何れか１つにおいて動作不良等の故障が生じた際に、当該故障したロボットへの電力供給を遮断するとともに、他のロボットへも故障の発生を伝達し、それぞれのロボットへの電力供給を遮断することにより、動作不良時における各ロボットへの電力供給遮断を可能としているが、１のロボットが誤動作した場合、誤動作したロボットを含む全てのロボットを停止させるためには、誤動作したロボットから他の各ロボットへ誤動作したことを伝達した上で各ロボットが当該ロボットへの電力供給をそれぞれ遮断させる必要がある。従って、全てのロボットが停止するまでに時間がかかる問題がある。特に、複数のロボットが設けられた１つのロボットセル内において、オペレータがロボットセル内に入ってロボットに動作を覚えさせるティーチング作業を行う場合においては、オペレータがロボットセル内に存在するため、同じロボットセル内にあるティーチング対象のロボット以外のロボットが動作すると危険なため、ロボットセル内の全てのロボットを迅速に停止させる必要がある。また、ロボット相互間で信号伝達を高い信頼性を保持しつつ行う必要があるため構成が複雑且つ高コストとなる。これに対し、本発明に係る上記構成によれば、１つの電力供給スイッチにより全てのロボットを動作させるサーボアンプへの電力供給を一括して遮断させることができるため、構成を簡単にしつつ、複数のロボット間で電力供給を遮断する時間差が生じることを防止することができる。
【０００９】
従って、簡単な構成で、ティーチング作業時の安全性の確保を長期間維持することができる。
【００１０】
前記ロボット制御システムは、前記電力供給スイッチと前記複数のサーボアンプとの間の前記共通の電源供給路上に、前記複数のサーボアンプへの突入電流を保護する共通の突入電流防止回路と前記複数のサーボアンプからの回生電力を消費又は電源に戻す共通の回生制御回路とのうちの少なくともいずれか一方を備えてもよい。この構成によれば、電力供給スイッチ及び突入電流防止回路及び／又は回生制御回路が共通の電源供給路上に設けられるため、各サーボアンプへの突入電流や各サーボアンプからの逆流電流を防止しつつ、これらの回路の数を少なくすることができる。
【００１１】
前記監視ユニットは、対応する前記ロボットに設けられたサーボモータの回転を検出するエンコーダからの出力を検出することにより前記ロボットの動作を検出してもよい。この構成によれば、監視ユニットが対応するロボットからのエンコーダ出力を監視することにより、当該ロボットが動作したかどうかを確実に監視することができる。
【００１２】
前記ロボット制御システムは、前記各サーボアンプへその対応する前記ロボットの制御指令を送るロボット制御器をさらに備え、前記選択器により選択されたロボットを示すロボット選択情報が前記ロボット制御器へ送られることとしてもよい。この構成によれば、選択器で選択されたロボットかどうかについての情報が、ロボットの制御指令を対応するサーボアンプへ送るロボット制御器にも伝えられる。これにより、ロボット制御器においても選択器で選択されたロボットが把握できるため、選択されていないロボットへの動作させる旨の制御指令が防止され、システムの信頼性をより高くすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は以上に説明したように構成され、簡単な構成で、ティーチング作業時の安全性を確保することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すロボット制御システムにおける制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のロボット制御システム１は、１つのロボットセルを構成する複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃに適用される。なお、本実施形態においては、図１に示すように３つのロボット２ａ，２ｂ，２ｃで１つのロボットセルを構成する例について説明するが、ロボットセルを構成するロボットの数はこれに限られず、より少なくても多くてもよい。
【００１７】
複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃは、それぞれ、複数軸回りに回動可能なマニピュレータ２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、当該マニピュレータ２１ａ，２１ｂ，２１ｃをそれぞれ駆動する駆動部２３ａ，２３ｂ，２３ｃとを有している。駆動部２３ａ，２３ｂ，２３ｃのそれぞれには、マニピュレータ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの各軸に対応する複数のサーボモータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。また、複数のサーボモータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの各モータ軸には、それぞれの回転動作（回転角）を検出可能なエンコーダ２４ａ，２４ｂ，２４ｃが設けられている。
【００１８】
ロボット制御システム１は、複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれを動作させる（駆動する）複数のサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを備えている。各ロボット２ａ，２ｂ，２ｃでは、対応するサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃから供給される、ロボット制御器１２からの制御指令に従って制御された電力に応じて、各サーボモータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが回転することにより対応するマニピュレータ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが駆動される。また、各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃには、エンコーダ２４ａ，２４ｂ，２４ｃの出力が入力され、複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃの動作がフィードバック制御される。ロボット制御器１２は、複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃに共通に設けられ、ロボットセル全体の制御指令を生成し、各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに送る。また、ロボット制御器１２は、後述する選択信号により選択されたロボットに対応するサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃには当該ロボットを動作させる旨の制御指令を生成し、選択されなかったロボットに対応するサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃには当該ロボットを停止させる旨の制御指令を生成する。また、ロボット制御器１２には、各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを介してエンコーダ２４ａ，２４ｂ，２４ｃの出力が入力され、ティーチング等に利用される。
【００１９】
さらに、各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、共通の電源３からの電力を対応するロボット２ａ，２ｂ，２ｃに供給するよう構成されている。各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃと電源３との間の電源供給路は、電源３に接続された共通の電源供給路４を有し、途中で分岐して各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに接続されている。
【００２０】
このように各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、ロボット制御器１２からの制御指令に基づいて、対応するロボット２ａ，２ｂ，２ｃの各サーボモータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの動作制御及び電力供給制御を行う。
【００２１】
本実施形態のロボット制御システム１は、ロボット２ａ，２ｂ，２ｃ毎に設けられ、当該ロボット２ａ，２ｂ，２ｃの動作を監視する複数の監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備えている。さらに、ロボット制御システム１は、複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃのうち動作させるロボット２ａ，２ｂ，２ｃを選択する選択器１４と、当該選択器１４を操作するための入力器１５とを備えている。
【００２２】
入力器１５は、例えば複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃのうちの何れか１つを選択するための切替スイッチ等で構成される。このような物理的なスイッチの代わりに、ロボット制御用等のコンピュータの表示画面に表示され、マウス等によって入力可能なソフトウェア上のスイッチ（入力用の表示領域）を入力器１５として構成してもよい。
【００２３】
また、選択器１４は、例えばマイコンやリレースイッチ等で構成され、入力器１５の入力に応じて各監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃへ選択信号を送信する。また、複数のサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに電力供給する共通の電源供給路４には、各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへの電力供給を一括して実行又は遮断する電力供給スイッチ１６が設けられている。電力供給スイッチ１６は、例えば、マグネットコンタクタ等が適用可能である。
【００２４】
そして、監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃのうち選択器１４で選択されなかったロボットが動作したことを検出した場合に、電力供給スイッチ１６をＯＦＦして全てのサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへの電力供給を一括して遮断させるよう構成されている。
【００２５】
上記構成によれば、複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃの動作が各ロボットに対応する監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃで監視され、入力器１５により選択器１４を介して選択されたロボット以外のロボットが動作したことが検出された場合、監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃが電力供給スイッチ１６をＯＦＦすることにより、各ロボット２ａ，２ｂ，２ｃを動作させるサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへの電力供給が一括して遮断される。すなわち、各ロボット２ａ，２ｂ，２ｃへの電力供給も遮断されることになり、ロボット２ａ，２ｂ，２ｃの各動作が停止する。
【００２６】
このように、複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃのうち入力器１５により選択されていないロボットの動作が停止していることを監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃにより監視することにより、ティーチング作業時における電力供給スイッチ１６のＯＮ又はＯＦＦ動作（物理的な接点の接触又は遮断動作）を原則的になくすことができるため、電力供給スイッチ１６の信頼性を保持しつつ長寿命化することができる。
【００２７】
ここで、電力供給スイッチ１６は共通の電源供給路４に設けられているため、当該共通の電源供給路４を電力供給スイッチ１６で遮断することにより、全てのロボット２ａ，２ｂ，２ｃを動作させるサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへの電力供給を一括して遮断させることができる。これにより、構成を簡単にしつつ、複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃ間で電力供給を遮断する時間差が生じることを防止することができる。従って、簡単な構成で、複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃのうち１つでも誤動作した場合に、迅速且つ確実に全てのロボット２ａ，２ｂ，２ｃの動作を停止させることができる。また、監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃが対応するロボット２ａ，２ｂ，２ｃからのエンコーダ出力を監視することにより、当該ロボット２ａ，２ｂ，２ｃが動作したかどうかを確実に監視することができる。
【００２８】
以上のように、本実施形態のロボット制御システムによれば、簡単な構成で、ティーチング作業時の安全性の確保を長期間維持することができる。
【００２９】
以下により詳しい制御の流れについて説明する。図２は図１に示すロボット制御システムにおける制御の流れを示すフローチャートである。まず、各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへ電源３から電力供給されることにより、各ロボット２ａ，２ｂ，２ｃが動作可能状態となるように、電力供給スイッチ１６がＯＮ状態となる（ステップＳ１）。この状態で、選択器１４は、入力器１５から入力操作の有無を監視する（ステップＳ２）。
【００３０】
入力器１５への入力操作により複数のロボット２ａ，２ｂ，２ｃの何れか（仮に以下ではロボット２ｂ）が選択された場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、選択器１５は、対応する監視ユニット１３ｂに対応するロボット２ｂが選択されたことを示す選択信号を送信する（ステップＳ３）。このとき、選択器１４は、入力器１５で選択入力されなかったロボット２ａ，２ｃに対応する監視ユニット１３ａ，１３ｃに選択されなかったことを示す非選択信号（例えば停止信号等）を送信してもよい。
【００３１】
この後、監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、対応するロボット２ａ，２ｂ，２ｃからのエンコーダ出力を監視する（ステップＳ４）。そして、監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、選択されたロボット２ｂ以外のロボット２ａ，２ｃからのエンコーダ出力の変化が検出されるか否かを判定する（ステップＳ５）。より具体的には、選択されていないロボット２ａ，２ｃに対応する監視ユニット１３ａ，１３ｃは、対応するロボット２ａ，２ｃからエンコーダ出力の変化が検出された（動作エラーが発生した）かどうかを判定する。なお、ステップＳ３において監視ユニット１３ａ，１３ｃに非選択信号が送信されない場合（ステップＳ１等において予め全ての監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃに停止信号が送信されている場合等）には、ステップＳ１において電力供給スイッチ１６がＯＮ状態となった後、選択器１４から選択信号が送られない限り、監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃは対応するロボット２ａ，２ｂ，２ｃが選択されていないものとして各ロボット２ａ，２ｂ，２ｃからのエンコーダ出力を監視すればよい。すなわち、監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、選択器１４からの選択信号が入力されない限り対応するロボット２ａ，２ｂ，２ｃからのエンコーダ出力の変化が検出されると動作エラーが発生したと判定することとしてもよい。
【００３２】
選択していないロボット２ａ，２ｃに対応する監視ユニット１３ａ，１３ｃが対応するロボット２ａ，２ｃのエンコーダ出力の変化を検出した場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、当該監視ユニット２ａ，２ｃは、共通の電力供給路４上に設けられた電力供給スイッチ１６をＯＦＦにして、電源３から全てのロボット２ａ，２ｂ，２ｃへの電力供給を遮断する（ステップＳ６）。すなわち、監視ユニット２ａ，２ｂ，２ｃの何れか１つが動作エラーの発生を判定すると、電力供給スイッチ１６がＯＦＦされるため、電源３から全てのサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへの電力供給が強制的に遮断される。
【００３３】
本実施形態のロボット制御システム１においては、ステップＳ２において選択器１４への入力操作により複数のロボット２ｂが選択された場合、選択器１４で選択されたロボット選択情報がロボット制御器１２へも送られる。この構成によれば、選択器１４で選択されたロボットがロボット２ｂであることを示すロボット選択情報（ステップＳ３における選択信号）がロボット２ａ，２ｂ，２ｃの制御指令を対応するサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへ送るロボット制御器１２にも伝えられる。
【００３４】
これにより、ロボット制御器１２においても選択器１４で選択されたロボット２ｂが把握できるため、ロボット制御器１２が自己チェックを行うことにより、選択されていないロボット２ａ，２ｃへ動作させる旨の制御指令が送信されることが未然に防止される。さらに、対応する監視ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃによる電力供給遮断制御はフェイルセーフとして機能する。従って、システムの信頼性をより高くすることができる。
【００３５】
本実施形態におけるロボット制御システム１は、電力供給スイッチ１６と複数のサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃとの間で且つ共通の電源供給路４上に複数のサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへの突入電流を防止し、各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの回生電力を消費（例えば逆流電流を抵抗に流すことにより電力消費させる）又は電源３に戻す共通の突入電流防止回路及び／又は回生制御回路１７を備えている。突入電流防止回路及び／又は回生制御回路１７は、突入電流防止回路及び回生制御回路のいずれか一方のみで構成されてもよいし、両方の回路を含むように構成されてもよい。
【００３６】
電力供給スイッチ１６をＯＦＦからＯＮへ切り替えた場合（共通の電力供給路４を閉成した場合）には、電源３から各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへ向けて突入電流が発生する。また、電力供給スイッチ１６をＯＦＦからＯＮへ切り替えた場合（共通の電力供給路４を遮断した場合）には、各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃから逆流電流が流れる。従来の構成においては、電力供給を遮断するスイッチがサーボアンプごとに設けられていたため、上記突入電流を防止したり回生電力を消費又は回収するための保護回路を設ける場合には、各スイッチにそれぞれ設ける必要があった。
【００３７】
これに対し、本実施形態の構成によれば、電力供給スイッチ１６及び保護回路１７が共通の電源供給路４上に設けられるため、全てのサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへの突入電流を１つの電力供給スイッチ１６に対して設けられた１つの回路１７で防止することができる。また、全てのサーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの回生電力を１つの電力供給スイッチ１６に対して設けられた１つの回路１７で消費又は電源３へ戻すことができる。従って、電力供給スイッチ１６をＯＮした際の各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃへの突入電流を防止したり、各サーボアンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの回生電力を消費又は電源３へ戻しつつ、突入電流防止回路及び／又は回生制御回路１７の数を少なくすることができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のロボット制御システムは、複数のロボットにより構成されたロボットセルを制御するロボット制御システムにおいてロボットセルの領域内でオペレータがティーチング等の作業を行う際に、簡単な構成で、ティーチング作業時の安全性の確保を長期間維持するために有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ロボット制御システム
２ａ，２ｂ，２ｃ  ロボット
３  電源
４  共通の電力供給路
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  サーボアンプ
１２  ロボット制御器
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ  監視ユニット
１４  選択器
１５  入力器
１６  電力供給スイッチ
１７  突入電流防止回路及び／又は回生制御回路
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  マニピュレータ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  サーボモータ
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  駆動部
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ  エンコーダ
【図１】
0005559557.tif 000002
【図２】
0005559557.tif 000003