NACHITECHNICALREPORT

Robots

26B4Vol.

October/2013■ 新商品・適用事例紹介「ロボット新機能の紹介」
ロボット事業

Introduction of FD11 features〈キーワード〉国際安全規格・スポット溶接
スポット溶接タイマー
ユーザーインターフェース
視覚センサ・力覚センサ

ロボット事業部／開発部

山崎 充弘

Mitsuhiro Yamazaki

「ロボット新機能の紹介」

要旨

NACHIロボット“SRAシリーズ”とともに開発した“FD11制御装置”は大変好評をいただいている。

1. はじめに2011年11月に世界最速ロボット“SRAシリーズ”と同時に“FD11制御装置”を発売した。
（図1）

SRAシリーズは主に自動車産業向けのスポット溶

FD11制 御 装 置は 高 速CPUの 採 用や 新しい接に威力を発揮するロボットであるが、近年は組みロボット制御技術によりSRAシリーズの高速化・立て用途や搬送用途の適用も増えてきている。

高軌跡精度といった高性能を実現している。

その様なニーズを受け、FD11制御装置の特徴でさらに機能面においてもFD11制御装置の特徴ある、高速CPU、フルカラーティーチペンダント、タッである、高速CPU、フルカラーティーチペンダント、チパネルなどを生かした様々な機能を開発してきた。

タッチパネルなどを生かした様々な機能を開発し今回FD11制御装置の新機能を紹介する。てきた。
機能安全の技術より人との協調作業の第一歩となる“ロボット監視ユニットRMU20”。
NACHIの得意分野であるスポット溶接機能をAbstract
FD11 Controller developed along with
Nachi robots, SRA Series has been wellreceived.  Nachi has developed FD11Controller
which is equipped with special features such asa high-speed CPU, a full-color teaching pendantand various functions through use of a touch
screen and others.
This is because of the recent, increasingneeds for SRA Series’application to assemblyand transport although SRA Series are therobots that display the power mainly in the spot
welding for the automobile industry.  Introduced
here are new functions of FD11 Controller.

発展させノウハウを存分にとり込んだ“コントローラ一体型タイマー”。
画面の自在なカスタマイズを提供し操作性を向上する“FlexGui”。
ロボットに視覚や力覚を与える“各種センサへ対応”。
本稿ではこれら機能を紹介する。

図1

1

FD11制御装置外観

2. ロボット監視ユニット RMU20
ロボット監視ユニット“RMU20”はFD11制御装置に組込む、国際安全規格に適合した安全制御ユ1）RMU20の安全機能（1）動作範囲監視機能

ニットである。
（図2）
ロボットの位置・速度を監視し、ロボットのツールおよびロボットアームが、異常と判断した場合にロボットの動力を遮断する。

設定された動作領域を超える場合は、ロボット

RMU20と駆動モーターの位置エンコーダはケーブを安全に停止させる。
（図3）

ルで接続され、そのエンコーダ位置でロボットの動作を監視する。その外観を図2に示す。
※１※2

RMU20は 国 際 規 格I EC 61508 SIL3、I SO※313849-1 PLe カテゴリ4に適合し、T UVの認証を受けている。

（2）速度監視機能
教示モードにおいてツール速度が250mm/sを超える場合、ロボットを安全に停止させる。
（3）停止監視機能
本来ロボットが停止すべき時に、不意にロボットが動作しないか監視する。

図2

RMU20外観図3

NACHI TECHNICAL REPORT

26B4

Vol.

動作範囲監視の概念図

2

「ロボット新機能の紹介」

2）ティーチペンダントによる設定

3）RMU20導入のメリット

安全規格の面から、ロボットの監視を行なう機

RMU20を使用した場合、ロボットの動作可能範能は制御装置とは別のCPUで実施しなければな囲を制限することができるので、安全柵はその規らない。
そのため、他社では監視ユニットの設定変制範囲をカバーする分だけでよく、省スペースやコ更には制御装置のペンダントが使えず、パソコンをストダウンにつながる。
（図4）

使うケースが多い。
RMU20は全ての設定が制御装置のティーチペンダントで行なえるようにした。パ

RMU20の動作範囲監視領域ソコンを用意する煩わしさから開放される。

安全柵の縮減による省スペース化

図43

RMU導入による省スペース化

3. コントローラ一体型タイマー
NACHIが開発したスポット溶接タイマーである。
FD11制御装置と一体化したことにより無駄時間を制御装置と一体化した外観徹底的に排除し、高速なスポット溶接を可能にした。
さらにFD11制御装置が持つ大容量のメモリ、記憶容量を生かして、操作性の向上を実現している。

1）外観と仕様
外観を図5に示す。溶接タイマー部分がコントロー
ラと一体化したシンプルな外観となっている。表1はコントローラ一体型タイマーの基本仕様である。

図5

一体型タイマーの外観（2）高速化2）特長

ロボット制 御 装 置と溶 接タイマーを一 体化することで、ロボットの制御とタイマー制御（1）オールインワンパッケージ
ロボット、溶接タイマー、サーボガンおよびを最適化した。ロボット制御装置と溶接タイ付帯機器をパッケージ化した。セットアップのマーとのI/O処 理の無 駄時間を徹 底的に低手間がかからず、溶接タイマー専用のティーチ減し、汎用タイマーに比べ3.5%の高速化を実ペンダントやリセットBOXも不要となる。溶接現した。
NACHIの超速スポット溶接用ロボット

タイマーの冷却には空冷式を採用することで“SRAシリーズ”の高速性と相まって、さらに生信頼性を高めている。

産性を向上させることが可能である。

表１ 基本仕様項

目

仕様溶接タイプ

全デジタル制御 交流 定電流制御

溶接電源

単相 AC200 ～ 440V 50/60Hz（電源投入時自動判定）

冷却方式

空冷

溶接ガン

サーボガン対応（オプションにてエアガンへ対応）

溶接条件

255 条件（16 条件×16グループによる選択も可能）※ 1ガン系列

31系列

ステップアップ

ステップアップ，リニアアップ（16 ステップ× 31 ガン系列）

溶接履歴

最大 9,999 打点（加圧力，溶接電流のグラフ表示可能）

使用条件

0 ～ 45℃ 20 ～ 85%（結露なきこと）

IP54※ 1 グループ選択時 16 グループ目は 15 条件まで設定可能

NACHI TECHNICAL REPORT

26B4

Vol.

4

「ロボット新機能の紹介」（3）容易な操作性制御装置のティーチペンダントで溶 接タイマーのすべて設定ができる。ティーチペンダントの表示性能を活かし、グラフィカルな設定画面とすることで、オペレータが直感的に操作できるようになった。
（図6）（4）保全性の向上
溶接履歴は過去9,999点分保存する。1サイ
クルあたりの溶接点数を20とすると約500サイ

図6

溶接条件の編集画面

図7

溶接履歴グラフ表示

クル分の溶接結果を保存することができる。
さらに、溶接履歴には電源サイクルごとの溶接電流などが記録されており、グラフ表示できるようにした。
（図7）
また、異常コードごとにトラブルシュート画面を用意した。溶接異常発生時には、異常コードと関連したトラブルシュート画面をティーチペンダント上に表示してわかり易く支援することができる。
（図8）３）スポット溶接のさらなる展開
今回、本稿で紹介したのは交流タイプの溶接タイマーである。交流タイマーにはローコストといった大きなメリットがある。しかし、溶接品質の向上やスポット溶接ガンの軽量化によるサイクルタイム短縮を目的にインバータタイプの溶接タイマーのニーズも非常に多い。このニーズに対応するため、インバータタイプの開発もすすめている。
図8

5

充実したトラブルシュート

4. FlexGui
FlexGuiはティーチペンダント上にユーザーの使

2）FlexGui Toolbox

い方に応じて画面をカスタマイズできる機能である。

FlexGuiをより使いこなすためのパソコンソフト

FD11制御装置の特徴である、フルカラー表示、ウェアが用意されている。FlexGui Toolboxではタッチパネルを生かした機能となっている。
（図9）

FD11制御装置内蔵のFlexGuiより多くのアイテム

1）
ドラッグ＆ドロップによる簡単画面作成
ティーチペンダントでボタンやランプなどのアイテムを使用できるようになる。
FlexGui Toolboxで作成した画 面はFD11制 御装置へ転送し利用することができる。

をドラッグ＆ドロップするだけで簡単に配置することができる。
（ 図10）ボタンによる信号出力、ランプやデジタル数字による表示などが簡単に実現できる。

LSの状態をランプで表示

バルブを制御するボタン

ユーザーの設備
画像を表示

異常メッセージ
表示

図9

図10

NACHI TECHNICAL REPORT

26B4

Vol.

FlexGuiで作成した画面の例

ドラッグ＆ドロップによる簡単操作

6

「ロボット新機能の紹介」

5. 各種センサへ対応
1）視覚センサ“NV-Pro”“NV-Pro”はFD11制御装置に内蔵可能な視覚（2）3次元計測センサユニットである。ティーチペンダントだけでカメラ2台を使 用した“ ステレオ認 識”（図視覚センサのすべての操作が可能となっており、12）やワークに照射したレーザースリット光を操作性が格段に向上している。

認識させる“クロスレーザー認識”（ 図13）など（1）2次元計測の手法により、3次元位置を算出するもので2次元計測は、1台のカメラから取得した画像の2次元情報からワークの位置を認識するある。バラ積みされた板材・箱の取り出し用途に最適である。

ものである。平積みされたワークの取り出し用途に最適である。
（図11）

ステレオカメラ

ハンドワーク

図11

2次元計測の様子

図12

ステレオ認識による３次元計測

カメラ

レーザー投機

計測ワーク位置ワーク基準位置

図137

クロスレーザーによる３次元計測

（3）自動露光（4）今後の展望基準画像と同等の輝度を得られる露光時間

視覚センサへの3次元認識のニーズがさらにを自動的に見つける機能である。外乱光に強く高まってきている。3次元認識の適用範囲を拡なり認識精度を上げることができる。
（図14）

大していくため、計測シーンの3次元形状データから認識対象物の3次元形状をマッチングさせる手法に取り組んでいる。

自動露光なし自動露光あり図14

NACHI TECHNICAL REPORT

26B4

Vol.

自動露光適用例

8「ロボット新機能の紹介」

２）力制御機能
力制御機能は、力覚センサの情報を読み取りロボットの 位 置を補 正するように制 御する機 能である。対象物に一定力で押し当てたり倣ったりでき、研磨や嵌め合いといった作 業に適している。
NACHIロボット工場においても、FD11制 御装 置の力 制 御 機 能が 役に立っている。 工 程はモーターの組み付け作 業であり、モーターを把持するハンド取付け部に力センサを取り付けた構成となっている。
モーター回転軸の挿入時に発生するこじりを力図15

ギア挿入作業制御によって回避している。さらに接触力の変化を力覚センサで読み取ることで、モーター先端ギアと本体側ギアの位相合わせも、自動的に行なっている。挿入作業の様子を図16に示す。

図169

モーター挿入作業

6. あらゆるニーズへの対応
昨今ではロボットも新興国に積極的に導入され、多く使われてきている一方で、オペレータのスキルは必ずしも上がっているわけではない。むしろユーザーの幅が広がりこれまでロボットを使ったことがないオペレータも増加していると考える。
そのようなあらゆるオペレータに応じて使いやすいロボットを目指しこれからも新しい機能を開発し提供していきたい。

NACHI TECHNICAL REPORT

26B4

Vol.

10用語解説※ 1 IEC61508 SIL3：国際電気標準会議が制定した、半導体回路やソフトウェアによる安全関連機能の規格である。SIL とは安全度水準を表し SIL3 は故障率 10 -8 ～ 10 -7を要求する。
※ 2 ISO13849-1 PLe：国際標準化機構が定める制御システムの安全関連部である。PLe は故障率 10 -8 ～ 10 -7を要求する。
※ 3 TUV：ドイツに本拠を置く第三者試験認証機関体である。

NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.26B4

October / 2013〈発行〉2013 年 10 月 15 日
株式会社 不二越 開発本部
富山市不二越本町 1-1-1 〒 930-8511
Tel.076-423-5118  Fax.076-493-5213