(57)【要約】【課題】ロボットを容易に追加および削除できると共に低コストで小型にする。【解決手段】Ｎ個（Ｎ≧２）のロボット（Ｒ１〜Ｒｎ）を同時に制御するロボット制御装置は、メイン制御ユニット（ＭＣＵ）を具備し、メイン制御ユニットは、Ｎ個のロボットのそれぞれの動作指令を作成するメインプロセッサ（ＭＰ）と、メインプロセッサにより作成された動作指令に基づいてロボットのそれぞれを駆動するサーボモータの動作量を算出するサーボプロセッサ（ＳＰ）と、を含んでおり、さらに、メイン制御ユニットに接続された、Ｎ個のアンプユニット（ＡＵ１〜ＡＵｎ）を具備し、サーボプロセッサにより算出されたサーボモータの動作量に基づいてＮ個のロボットのうちの１個のロボットのサーボモータを駆動するサーボアンプ（ＳＡ１〜ＳＡｎ）、を含む。【選択図】図３
2011108044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個（Ｎ≧２）のロボットを同時に制御するロボット制御装置であって、
メイン制御ユニットを具備し、
該メイン制御ユニットは、前記Ｎ個のロボットのそれぞれの動作指令を作成するメインプロセッサと、前記メインプロセッサにより作成された前記動作指令に基づいて前記ロボットのそれぞれを駆動するサーボモータの動作量を算出するサーボプロセッサと、を含んでおり、
さらに、
前記メイン制御ユニットに接続された、Ｎ個のアンプユニットを具備し、
該アンプユニットのそれぞれは、前記サーボプロセッサにより算出された前記サーボモータの動作量に基づいて前記Ｎ個のロボットのうちの１個のロボットの前記サーボモータを駆動するサーボアンプ、を含む、ロボット制御装置。
【請求項２】
Ｎ個（Ｎ≧２）のロボットを同時に制御するロボット制御装置であって、
メイン制御ユニットを具備し、
該メイン制御ユニットは、前記Ｎ個のロボットのそれぞれの動作指令を作成するメインプロセッサと、前記メインプロセッサにより作成された前記動作指令に基づいて前記ロボットのそれぞれを駆動するサーボモータの動作量を算出するサーボプロセッサと、前記Ｎ個のロボットのうちの１個のロボットの前記サーボモータを駆動するサーボアンプと、を含んでおり、
さらに、
前記メイン制御ユニットに接続された、Ｎ−１個のアンプユニットを具備し、
該アンプユニットのそれぞれは、前記サーボプロセッサにより算出された前記サーボモータの動作量に基づいて、前記Ｎ個のロボットから前記１個のロボットを除いたＮ−１個のうちの１個のロボットの前記サーボモータを駆動するサーボアンプ、を含む、ロボット制御装置。
【請求項３】
前記アンプユニットはデイジーチェーンにより前記メイン制御ユニットに接続され、前記メイン制御ユニットおよび前記アンプユニットは互いに積み重ねられた状態で使用される、請求項１または２に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記アンプユニットのそれぞれは互いに同一の外形である、請求項１または２に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
前記アンプユニットのそれぞれは、上位制御装置からの指令を受けて前記サーボアンプを停止させる非常停止回路を含む請求項１または２に記載のロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ個のロボット、特にＮ個の産業用ロボットを同時に制御するロボット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、産業用ロボットはケーブルなどで接続されたロボット制御装置によって制御されている。図５は、特許文献１に開示されるような従来技術における制御システムの機能ブロック図である。図５に示されるロボット制御装置ＲＣ１は、ロボットＲ１の動作指令を作成するメインプロセッサＭＰ１と、作成された動作指令に基づいてサーボモータの動作量を算出するサーボプロセッサＳＰ１と、算出された動作量に基づいてロボットＲ１内のサーボモータ（図示しない）を駆動するサーボアンプＳＡ１とを含んでいる。
【０００３】
また、ロボット制御装置ＲＣ１のメインプロセッサＭＰ１には教示制御盤１１０ａが接続されていて、サーボアンプＳＡ１にはロボットＲ１が接続されている。他のロボット制御装置ＲＣ２〜ＲＣｎも同様の構成である。すなわち、図５においては、複数のロボットＲ１〜Ｒｎのそれぞれは、別個のロボット制御装置ＲＣ１〜ＲＣｎによって制御されている。
【０００４】
メインプロセッサＭＰ１〜ＭＰｎおよびサーボプロセッサＳＰ１〜ＳＰｎの処理能力の向上に伴い、近年では、一つのロボット制御装置ＲＣ０によって、複数のロボットＲ１〜Ｒｎを制御することも行われている。
【０００５】
図６は、従来技術におけるそのような制御システムの機能ブロック図であり、特許文献２に開示されている。図６においては、教示制御盤１１０が接続されたロボット制御装置ＲＣ０が、単一のメインプロセッサＭＰおよびサーボプロセッサＳＰに加えて、複数のサーボアンプＳＡ１〜ＳＡｎを含んでいる。図６においては、単一のメインプロセッサＭＰおよびサーボプロセッサＳＰが複数のロボットＲ１〜Ｒｎのための動作量などを作成し、サーボアンプＳＡ１〜ＳＡｎを通じて複数のロボットＲ１〜Ｒｎのそれぞれを制御する。
【０００６】
それゆえ、図６に示される構成においては、複数のロボットＲ１〜Ｒｎが協調して作業する協調制御が可能となる。また、ロボットＲ１〜Ｒｎと周辺機器（非常停止スイッチ、ライトカーテン、センサ等）との間の通信ならびにロボットＲ１〜Ｒｎ間のインターロック制御が、単一のロボット制御装置ＲＣ０で行われるので、ロボットＲ１〜Ｒｎと周辺機器との間の通信およびプログラム作成が容易になる。さらに、図６に示される構成においては、図５の場合と比較して、教示操作盤、およびロボット制御装置ＲＣ０に含まれる操作パネル、メインプロセッサＭＰ、サーボプロセッサＳＰの数を減らせられるので、システム全体を低コスト化することもできる。
【０００７】
さらに、図７は、特許文献３に開示されるような従来技術におけるさらに他の制御システムの機能ブロック図である。図７に示される構成においては、教示制御盤１１０’が接続されるロボット制御装置ＲＣ０’は、第一および第二の中央処理装置ＣＰＵａ、ＣＰＵｂを含んでいる。そして、ロボット制御装置ＲＣ０’とロボットＲ１〜Ｒｎのそれぞれとの間には、逆演算処理部ＲＰ１〜ＲＰｎが配置されている。図示されるように、逆演算処理部ＲＰ１〜ＲＰｎのそれぞれは、第三の中央処理装置ＣＰＵｃ１〜ＣＰＵｃｎとサーボアンプＳＡ１〜ＳＡｎとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2001-150372号公報
【特許文献２】特開2005-262369号公報
【特許文献３】特開2006-187826号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図６に示される構成は、システム全体を低コスト化できるものの、ロボット制御装置ＲＣ０の筐体内に複数のサーボアンプＳＡ１〜ＳＡｎを実装する必要がある。従って、多数のロボットを制御する場合には、多数のサーボアンプを収容可能な大型の筐体を準備する必要がある。
【００１０】
さらに、図７に示される構成においては、新たなロボットを追加するたびに、逆演算処理部ＲＰｎを追加する必要があり、低コスト化およびロボット制御装置自体の小型化には不利である。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ロボットを容易に追加および削除できると共に、低コストで小型のロボット制御装置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】
【００１２】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、Ｎ個（Ｎ≧２）のロボットを同時に制御するロボット制御装置であって、メイン制御ユニットを具備し、該メイン制御ユニットは、前記Ｎ個のロボットのそれぞれの動作指令を作成するメインプロセッサと、前記メインプロセッサにより作成された前記動作指令に基づいて前記ロボットのそれぞれを駆動するサーボモータの動作量を算出するサーボプロセッサと、を含んでおり、さらに、前記メイン制御ユニットに接続された、Ｎ個のアンプユニットを具備し、該アンプユニットのそれぞれは、前記サーボプロセッサにより算出された前記サーボモータの動作量に基づいて前記Ｎ個のロボットのうちの１個のロボットの前記サーボモータを駆動するサーボアンプ、を含む、ロボット制御装置が提供される。
【００１３】
２番目の発明によれば、Ｎ個（Ｎ≧２）のロボットを同時に制御するロボット制御装置であって、メイン制御ユニットを具備し、該メイン制御ユニットは、前記Ｎ個のロボットのそれぞれの動作指令を作成するメインプロセッサと、前記メインプロセッサにより作成された前記動作指令に基づいて前記ロボットのそれぞれを駆動するサーボモータの動作量を算出するサーボプロセッサと、前記Ｎ個のロボットのうちの１個のロボットの前記サーボモータを駆動するサーボアンプと、を含んでおり、さらに、前記メイン制御ユニットに接続された、Ｎ−１個のアンプユニットを具備し、該アンプユニットのそれぞれは、前記サーボプロセッサにより算出された前記サーボモータの動作量に基づいて、前記Ｎ個のロボットから前記１個のロボットを除いたＮ−１個のうちの１個のロボットの前記サーボモータを駆動するサーボアンプ、を含む、ロボット制御装置が提供される。
【００１４】
すなわち１番目および２番目の発明においては、アンプユニットを追加することのみによって、ロボットを容易に追加して、複数のロボットを制御することが可能となる。また、アンプユニットを削除することによってロボットを容易に削除することも可能である。アンプユニットは、サーボアンプ以外の部材、例えば第三の中央処理装置を含んでいないので、逆演算処理部と比較して小型にでき、従って、ロボット制御装置全体を小型化することも可能である。
【００１５】
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記アンプユニットはデイジーチェーンにより前記メイン制御ユニットに接続され、前記メイン制御ユニットおよび前記アンプユニットは互いに積み重ねられた状態で使用される。
４番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記アンプユニットのそれぞれは互いに同一の外形である。
すなわち３番目または４番目の発明においては、比較的簡単な構成で、ロボット制御装置自体の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００１６】
５番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記アンプユニットのそれぞれは、上位制御装置からの指令を受けて前記サーボアンプを停止させる非常停止回路を含む。
すなわち５番目の発明においては、アンプユニットのそれぞれに対応するロボットを個別に停止させられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一の実施形態に基づくロボット制御装置の機能ブロック図である。
【図２】図１に示されるロボット制御装置の部分斜視図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に基づくロボット制御装置の機能ブロック図である。
【図４】図１に示されるロボット制御装置におけるメイン制御ユニットおよびアンプユニットの斜視図である。
【図５】従来技術における制御システムの機能ブロック図である。
【図６】従来技術における他の制御システムの機能ブロック図である。
【図７】従来技術におけるさらに他の制御システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明の第一の実施形態に基づくロボット制御装置の機能ブロック図である。図１に示されるロボット制御装置ＲＣａは、単一のメイン制御ユニットＭＣＵと、少なくとも一つのアンプユニットＡＵ１〜ＡＵ（ｎ−１）とを主に含んでいる。ここで、本願明細書における文字「ｎ」は２以上の整数を意味する。また、ロボット制御装置ＲＣａには、教示操作盤１１、上位制御装置１２および電源１３が接続されている。
【００１９】
教示操作盤１１は、画面および複数の入力キー（いずれも図示しない）を備えている。教示操作盤１１の画面表示および入力キーに対する処理はメインプロセッサＭＰを通じて行われる。オペレータは、教示操作盤１１によって、教示されるべきロボットを選択し、それにより、選択されたロボットの教示操作が可能となる。
【００２０】
また、教示操作盤１１または外部からの起動信号によって、ロボットプログラムが再生される。なお、ロボットプログラムの再生は、教示操作盤１１によって選択されたロボットのみについて実施したり、複数のロボットＲ１〜Ｒｎ全てについて実施することもできる。
【００２１】
さらに、上位制御装置１２は例えばＰＬＣであり、ロボットＲ１〜Ｒｎのそれぞれを非常停止させる非常停止信号をロボット制御装置ＲＣａに必要に応じて送信できる。電源１３は、ロボット制御装置ＲＣａに必要とされる電流、特にアンプユニットＡＵのサーボアンプＳＡ（後述する）に必要とされる電流を供給する。
【００２２】
本発明のロボット制御装置ＲＣａにより制御されるロボットＲ１〜Ｒｎは、例えば垂直多関節ロボット等の産業用ロボットである。図１に示されるように、ロボットＲ１は関節に応じた数のサーボモータＳＭ１〜ＳＭｎを含んでいる。他のロボットＲ２〜Ｒｎも同様の構成であるが、簡潔にする目的で、ロボットＲ１以外のサーボモータＳＭ１〜ＳＭｎは図示していない。
【００２３】
図１に示されるように、メイン制御ユニットＭＣＵは、ロボットＲ１〜Ｒｎの動作指令を作成するメインプロセッサＭＰと、作成された動作指令に基づいて関連するサーボモータの動作量（電流指令）を算出するサーボプロセッサＳＰとを含んでいる。さらにメイン制御ユニットＭＣＵは、ロボット接続ケーブルＤ１によりロボットＲ１に接続されたサーボアンプＳＡ１を含んでいる。サーボアンプＳＡ１は、サーボプロセッサＳＰから受けた電流指令をＰＷＭ（パルス幅変調）変換し、ロボットＲ１のサーボモータＳＭ１〜ＳＭｎの電流を制御する。
【００２４】
さらに、メイン制御ユニットＭＣＵは、上位制御装置１２に接続された非常停止回路ＥＳＣ１を含んでいる。非常停止回路ＥＳＣ１は、上位制御装置１２から非常停止信号が送信された場合には、ロボットＲ１の動力を遮断する。
【００２５】
アンプユニットＡＵ１〜ＡＵ（ｎ−１）のそれぞれは、前述したのと同様な非常停止回路ＥＳＣ２〜ＥＳＣ（ｎ−１）とサーボアンプＳＡ２〜ＳＡ（ｎ−１）とを含んでいる。図２は図１に示されるロボット制御装置の部分斜視図である。図１および図２から分かるように、非常停止回路ＥＳＣ１を通じてサーボアンプまで電流を供給する電源ケーブルＡ１が、メイン制御ユニットＭＣＵとアンプユニットＡＵ１との間でデイジーチェーン接続されている。同様に、残りのアンプユニットＡＵ２〜ＡＵ（ｎ−１）のそれぞれも電源ケーブルＡ２〜Ａ（ｎ−１）によってデイジーチェーン接続されている。
【００２６】
また、上位制御装置１２から各ロボットＲ１〜Ｒｎについて作成された非常停止信号は、メイン制御ユニットＭＣＵとアンプユニットＡＵ１との間でデイジーチェーン接続された非常停止信号ケーブルＢ１によって供給される。同様に、残りのアンプユニットＡＵ２〜ＡＵ（ｎ−１）のそれぞれも非常停止信号ケーブルＢ２〜Ｂ（ｎ−１）によってデイジーチェーン接続されている。
【００２７】
さらに、サーボモータＳＭ１〜ＳＭｎのそれぞれの動作量は、メイン制御ユニットＭＣＵとアンプユニットＡＵ１との間でデイジーチェーン接続された制御指令ケーブルＣ１によってアンプユニットＡＵ１のサーボアンプＳＡ２に供給される。同様に、残りのアンプユニットＡＵ２〜ＡＵ（ｎ−１）のそれぞれも制御指令ケーブルＣ２〜Ｃ（ｎ−１）によってデイジーチェーン接続されている。さらに、ロボットＲ２〜Ｒｎのそれぞれはロボット接続ケーブルＤ２〜ＤｎによってアンプユニットＡＵ１〜ＡＵ（ｎ−１）に接続されている。
【００２８】
このように、本発明においては、電源ケーブルＡ１〜Ａ（ｎ−１）、非常停止信号ケーブルＢ１〜Ｂ（ｎ−１）、および制御指令ケーブルＣ１〜Ｃ（ｎ−１）がメイン制御ユニットＭＣＵとアンプユニットＡＵ１〜ＡＵ（ｎ−１）との間でデイジーチェーン接続されている。
【００２９】
このため、新たなロボットＲ（ｎ＋１）を追加する場合には、新たなアンプユニットＡＵｎを準備して、電源ケーブルなどによってアンプユニットＡＵ（ｎ−１）にデイジーチェーン接続すれば足りる。従って、本発明においては、ロボットの追加を容易に行いつつ、複数のロボットを制御することが可能となる。
【００３０】
また、本発明のアンプユニットＡＵ１〜ＡＵｎは第三の中央処理装置（図７を参照されたい）などを含んでいないので、アンプユニットＡＵ１〜ＡＵｎ自体は比較的小型であり、その結果、ロボット制御装置ＲＣａ全体を小型化することもできる。なお、ロボットＲ１〜Ｒｎを個別に停止させる必要が無い場合には、非常停止回路ＥＳＣ１〜ＥＳＣｎおよび非常停止信号ケーブルを排除してもよく、その場合にはアンプユニットＡＵ１〜ＡＵｎをさらに小型化できる。
【００３１】
さらに、ロボットＲｎを削除する場合には、デイジーチェーン接続された電源ケーブルＡ（ｎ−１）、非常停止信号ケーブルＢ（ｎ−１）、および制御指令ケーブルＣ（ｎ−１）を排除して、アンプユニットＡＵ（ｎ−１）を取外せばよい。このように、本発明では、アンプユニットＡＵ（ｎ−１）を取外すことによりロボットＲｎを容易に削除することも可能である。
【００３２】
また、メイン制御ユニットＭＣＵおよび各アンプユニットＡＵ１〜ＡＵ（ｎ−１）のそれぞれは非常停止回路ＥＳＣ２〜ＥＳＣ（ｎ−１）を含んでいるので、対応するロボットＲ１〜Ｒｎを個別に停止させることが可能である。このことは、或る作業において使用が想定されない特定のロボットＲ１〜Ｒｎの切離しや、教示する必要のないロボットＲ１〜Ｒｎの動力遮断を行う必要がある場合に有利である。
【００３３】
なお、図２に示されるように、メイン制御ユニットＭＣＵはロボットＲ１を接続するためのインターフェースＥ１を備えている。同様に、各アンプユニットＡＵ１〜ＡＵ（ｎ−１）はロボットＲ２〜Ｒｎのそれぞれを接続するためのインターフェースＥ２〜Ｅ（ｎ−１）を備えている。これらインターフェースＥ１〜Ｅ（ｎ−１）は互いに同一形状であるものとする。また、電源ケーブルＡ、非常停止信号ケーブルＢ、および制御指令ケーブルＣのインターフェースもそれぞれ互いに同一形状である。
【００３４】
図３は、本発明の第二の実施形態に基づくロボット制御装置の機能ブロック図である。図３に示されるロボット制御装置ＲＣｂは、単一のメイン制御ユニットＭＣＵと、少なくとも二つのアンプユニットＡＵ１〜ＡＵｎとを主に含んでいる。
【００３５】
第二の実施形態においては、メイン制御ユニットＭＣＵはメインプロセッサＭＰおよびサーボプロセッサＳＰを含んでいる。ただし、図３に示されるメイン制御ユニットＭＣＵは、ロボットＲ１に接続されたサーボアンプＳＡを備えていない。その代わりに、メイン制御ユニットＭＣＵは、アンプユニットＡＵ１に接続された非常停止回路ＥＳＣ０を含んでいる。
【００３６】
また、非常停止回路ＥＳＣおよびサーボアンプＳＡの参照符号が異なることを除けば、第二の実施形態におけるアンプユニットＡＵ１〜ＡＵｎは、前述したアンプユニットと概ね同様の構成であるので、説明を省略する。また、図３から分かるように、電源ケーブルＡ０、非常停止信号ケーブルＢ０および制御指令ケーブルＣ０がメイン制御ユニットＭＣＵとアンプユニットＡＵ１とを接続している。
【００３７】
このような構成であるので、第二の実施形態においては、メイン制御ユニットＭＣＵがロボットＲ１を直接的に制御しない。全てのロボットＲ１〜Ｒｎは、対応するアンプユニットＡＵ１〜ＡＵｎによってそれぞれ制御されている。このような場合には、ロボットＲ１とメイン制御ユニットＭＣＵとが直接的に関連付けられていないので、ロボットＲ１をメイン制御ユニットＭＣＵから極めて容易に切離すことができる。従って、ロボットＲ１を新型のロボットに取替える場合には、特に有利である。なお、第二の実施形態においても、第一の実施形態において説明したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。
【００３８】
また、図４は図１に示されるロボット制御装置におけるメイン制御ユニットおよびアンプユニットの斜視図である。図２および図４に示されるように、メイン制御ユニットＭＣＵとアンプユニットＡＵ１、ＡＵ２…とは互いに積重ねられて使用される。そして、図４から分かるように、メイン制御ユニットＭＣＵおよびアンプユニットＡＵ１、ＡＵ２…のフットプリントは互いに等しい。従って、本発明においては、メイン制御ユニットＭＣＵのフットプリントが確保できれば、複数の各アンプユニットＡＵ１〜ＡＵｎの配置場所も確保でき、従って、ロボット制御装置自体の小型化を図ることができる。
【００３９】
また、アンプユニットＡＵはメインプロセッサＭＰおよびサーボプロセッサＳＰを含んでいないので、アンプユニットＡＵはメイン制御ユニットＭＣＵよりも小さく（薄型に）形成することができる。そして、アンプユニットＡＵ１〜ＡＵｎの外形は互いに等しい。これらのことから、本発明においては、ロボット制御装置の低コスト化を図ることも可能であるのが分かるであろう。
【００４０】
なお、図２では、メイン制御ユニットＭＣＵをアンプユニットＡＵ１〜ＡＵ（ｎ−１）上に積重ねているが、アンプユニットＡＵ１〜ＡＵ（ｎ−１）がメイン制御ユニットＭＣＵ上に積重ねられていてもよく、そのような場合であっても本発明の範囲に含まれるのは明らかであろう。
【符号の説明】
【００４１】
１１    教示操作盤
１２    上位制御装置
１３    電源
Ａ、Ａ０、Ａ１〜Ａｎ    電源ケーブル
ＡＵ、ＡＵ１〜ＡＵｎ    アンプユニット
Ｂ、Ｂ０、Ｂ１〜Ｂｎ    非常停止信号ケーブル
Ｃ、Ｃ０、Ｃ１〜Ｃｎ    制御指令ケーブル
Ｄ１〜Ｄｎ    ロボット接続ケーブル
ＥＳＣ、ＥＳＣ０、ＥＳＣ１〜ＥＳＣｎ    非常停止回路
ＭＣＵ    メイン制御ユニット
ＭＰ    メインプロセッサ
Ｒ１〜Ｒｎ    ロボット
ＲＣａ、ＲＣｂ    ロボット制御装置
ＳＡ、ＳＡ１〜ＳＡｎ    サーボアンプ
ＳＭ１〜ＳＭｎ    サーボモータ
ＳＰ    サーボプロセッサ
【図１】
2011108044.tif 000003
【図２】
2011108044.tif 000004
【図３】
2011108044.tif 000005
【図４】
2011108044.tif 000006
【図５】
2011108044.tif 000007
【図６】
2011108044.tif 000008
【図７】
2011108044.tif 000009