【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場等におけるワークの組み立て、加工、運搬等の作業に、１台のロボットコントローラで複数台（２台以上）のロボットを制御する型のシステム（以下、「複数台ロボットシステム」と呼ぶ。）を採用した場合に、選択されたロボットのサーボ電源の切断／復帰接続時の安全を確保する為の制御方法及び制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場等の各種作業の自動化・省力化手段として産業用ロボットが種々の態様で利用されている。
このような産業用ロボットを複数台使用して作業を行なう場合には、各ロボット毎に専用のロボットコントローラを接続してロボット毎に個別の制御を実行する制御方式が用いられている。 複数台のロボットを共通のコントローラあるいはこれに代わる制御装置に接続して、これらロボットを統合的に制御する制御方式については、目下のところ十分な公知技術が存在しないのが実状であり、当発明者等による開発が現在進行中である。

【０００３】上記いずれの方式を採用した場合にも、メインテナンス、ツール交換等の事由により、これら複数台のロボットの内の一部ロボットについて選択的にサーボ電源を切断する必要がしばしば生じる。

【０００４】各ロボット毎に個別のロボットコントローラが接続されている場合には、サーボ電源を切断する必要のあるロボットに接続されているロボットコントローラのコントロールパネル上のロボット運転停止ボタン、
スイッチあるいはキー等を操作することにより、電源Ｏ
Ｎ／ＯＦＦのシーケンス制御回路が作動し、ロボット各軸のブレーキ機構をブレーキＯＮ／ＯＦＦドライバ回路を介して起動させた上で、サーボアンプの入力トランス側からの電力供給を停止させる形でサーボ電源を切断することが通常である。 従って、これら回路の機能に異常が発生しない限り、サーボ電源切断に伴うロボットアームの落下は僅かであり、定期点検時にエンドエフェクタの落下量が規定量以内であるかをチェックする等の手段を講じることで、サーボ電源切断時のアーム落下事故を未然に防ぐことが出来る。

【０００５】一方、１台のロボットコントローラで複数台のロボットを制御する方式（複数台ロボットシステム）を採用する場合には、他のいずれかのロボットが運転中のケースも想定しなければならないから、ハードウェアによってロボットのサーボ電源を単独で切断する形で当該ロボットを系から切り離すことが必要となる。 ロボットの切り離しは、外部スイッチ等を操作して行なわれることになるが、その際に各軸に設けられているブレーキ機構が作動（有効状態）していなければ、アームを拘束する外力が失われてロボットの可動部分（アーム等）の落下現象が起こる。 ロボットの構造や電源遮断時の姿勢によっては、水平方向の成分を有する旋回運動や伸縮運動を伴うこともある（以下、これら現象を含めて「落下」あるいは「落下現象」と呼ぶことにする）。

【０００６】また、ロボット切り離し状態を解除してサーボ電源を復帰接続させる際にも、サーボアンプか起動して各軸のサーボ駆動力が十分に生成された状態になる前にブレーキ機構が解除されると、やはり同様の現象が発生する。 １台のロボットコントローラで２台以上のロボットを同時に制御する方式自体が新しいこともあって、上述したようなロボットの選択的な切り離し／復帰時の落下現象を確実に防止する技術は未だに提供されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、１台のロボットコントローラ（あるいはこれに準じたロボット制御装置）で２台以上のロボットを同時に制御する方式を採用した場合に、上述したロボットの選択的な切り離し／復帰を簡単に実行することが出来、且つ、その際に落下現象の発生を確実に防止して、落下事故を未然に回避することの出来る制御方法及び制御装置を提供することを企図したものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明は、共通した制御手段によって制御される複数台のロボットの内の選択されたロボットのサーボ電源装置を切断状態とするに際し、該切断状態を実現するに先だって、前記選択されたロボットのサーボモータによって駆動される部分に対するブレーキ手段を有効状態とするとともに、前記切断状態とされたサーボ電源装置を接続状態に復帰させるに際しては、該接続状態への復帰後に前記ブレーキ手段を無効状態とする制御方法によって、複数台ロボットシステムにおける上記課題を解決したものである（請求項１に記載の構成）。

【０００９】また、本願発明は、このような制御方法を実施して複数台ロボットシステムにおける上記課題を解決する為の装置手段として、（ａ）共通した制御手段によって制御される複数台のロボットの内選択されたロボットについてサーボ電源装置を接続状態から切断状態へ切り換える指令と切断状態から接続状態へ切り換える指令とを選択的に入力する手段と、（ｂ）前記サーボ電源装置を切断状態と接続状態との間で切り換える手段と、
（ｃ）前記複数のロボットの各々に設けられたブレーキ手段を無効状態と有効状態との間で切り換える手段と、
（ｄ）前記指令がサーボ電源装置を接続状態から切断状態へ切り換える指令あるいは切断状態から接続状態へ切り換える指令のいずれであるかに応じて、前記サーボ電源装置を切断状態と接続状態との間で切り換える手段と前記ブレーキ手段を無効状態と有効状態との間で切り換える手段の各切り換え実行タイミングを制御する手段、
とを備えた制御装置を提供したものである（請求項２に記載の構成）。

【００１０】

【作用】本願発明の上記構成により、２台以上のロボットが１つの制御系統下にある場合に、落下現象を回避しながら選択されたロボットを随時複数台ロボット制御状態から切り離しあるいは切り離し状態から復帰させることが出来る。 切離／接続状態の切換操作は、簡単なハードウェアとソフトウェアを適宜組み合わせた制御装置によって自動化することが可能なので、切換時にオペレータに特段の操作や注意が要求されることも無い。

【００１１】本願発明の制御方法乃至制御装置によれば、ロボットの切り離しにあたっては、先ず対応するロボットのプレーキ機構を有効状態とした上でサーボ電源が切断されるので、ブレーキが効かない状態でサーボ電源が遮断されることによって起こるロボットアームの落下現象が防止される。

【００１２】また、切り離されたロボットを複数台制御状態に復帰させる為に、サーボ電源を接続する際には、
サーボモータの駆動力が十分安定して発生した状態が到来してからブレーキ機構が解除されるので、複数台ロボット制御復帰時におけるロボットアームの落下現象をも未然に防止することが出来る。

【００１３】ロボットの切離／復帰時の各サーボ電源及びブレーキ電源の切断／接続を所定のタイミング関係で制御する為のシーケンスは、簡単あ回路手段の他に、ロボットコントローラに内蔵されているＣＰＵを利用するソフトウェア手段を組み合わたものによって実行する装置を用いるのが実際的である。

【００１４】

【実施例】図１は、本願発明の複数台ロボットシステムにおける制御方法を実施する為の制御装置の構成例を説明する要部ブロック図である。 一般的に言えば、１台のロボットコントローラに接続されるロボットの台数に制限はないが、ここでは複数台ロボットシステムの基本形として、２台のロボットＲＢ＃１、ＲＢ＃２がロボットコントローラ１０に接続され、統括的に制御されている場合について説明する。

【００１５】図中、メインＣＰＵユニット１１には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、２台のロボットの為のコントロールソフトウェアが格納されるＲＯＭメモリ、各種プログラムや設定値を格納すると共に、データの一時記憶に使用されるＲＡＭメモリ、ティーチペンダント１
２、外部メモリ装置（図示省略）や操作パネル１５との間でシリアルデータを転送する為のインターフェイス等が組み込まれている。

【００１６】また、メインＣＰＵユニット１１には、２
個の軸制御器ＡＸＣ１、ＡＸＣ２が接続されている。 各軸制御器ＡＸＣ１、ＡＸＣ２は各々ロボットＲＢ＃１、
ＲＢ＃２とサーボアンプＳＡ＃１、ＳＡ＃２に接続されており、各ロボットＲＢ＃１、ＲＢ＃２の各軸の位置制御とサーボアンプＳＡ＃１、ＳＡ＃２の電圧制御を行なうと共に、エンドエフェクタを含むロボット各部の状態信号の入出力制御を行なっている。 各サーボアンプＳＡ
＃１、ＳＡ＃２からロボットＲＢ＃１及びＲＢ＃２の各軸駆動用モータの為の駆動電流が供給される。

【００１７】外部電源装置２０は、サーボアンプうＳＡ
＃１及びＳＡ＃２の電源装置を構成する入力トランスＩ
ＴＲ及びブレーキ用電源装置ＢＰＳ１、ＢＰＳ２に各々適当なコネクタ装置を介して接続されている。 入力トランスＩＴＲの一部出力は、直流電源装置１４で各種の直流電源に変換され、メインＣＰＵユニット１１等ロボットコントローラ各部で利用される。 また、直流電源装置１４にはＲＡＭメモリバックアップ用のバッテリが装備されている。

【００１８】入力トランスＩＴＲと各サーボアンプＳＡ
＃１、ＳＡ＃２との間には、各２個の並列配置されたスイッチ装置（ＣＲ１＃１、ＣＲ３＃１）及び（ＣＲ１＃
２、ＣＲ３＃２）からなるスイッチ機構が設けられており、後述する態様でスイッチ装置切換部１３によって、
各スイッチ装置ＣＲ１＃１、ＣＲ３＃１、ＣＲ１＃２及びＣＲ３＃２の開閉が制御される。

【００１９】また、各ロボットＲＢ＃１、ＲＢ＃２の各軸部にはブレーキ機構（図示省略）が設けられており、
これら各ブレーキ機構は、スイッチ装置ＣＲ２＃１、Ｃ
Ｒ２＃２を介して各対応する電源装置ＢＰＳ１、ＢＰＳ
２に接続されている。 これら各スイッチ装置ＣＲ２＃、
ＣＲ２＃２も、上記サーボ電源切断／接続用の各スイッチ装置ＣＲ１＃１、ＣＲ３＃１、ＣＲ１＃２、ＣＲ３＃
２と共に、後述する態様で、スイッチ装置切換部１３により制御されている。 いずれのロボットのブレーキ機構も、スイッチ装置ＣＲ２＃１、ＣＲ２＃２が閉じている時には無効状態であり、開いている時には有効状態にあるものとする。 （スイッチ装置ＳＲ２＃１、ＳＲ２＃２
の開閉と各ブレーキ機構の有効／無効の関係を逆にとることも勿論可能である。 ）各スイッチ装置ＣＲ１＃１〜
ＣＲ３＃２及びその開閉切換手段としては、例えば有接点スイッチと電磁リレーの組合せや、トライアックとゲート電極へ制御信号を与えるゲート回路を用いることが出来る。 前者の場合には、スイッチ装置切換部１３は、
電磁リレーのコイルに切換に応じた電流を供給するものとなり、後者の場合には上記制御信号を出力するゲート回路を含むものとなる。

【００２０】メインＣＰＵユニット１１に接続された操作パネル１５には各ロボットＲＢ＃１、ＲＢ＃２用の切断ボタンＳＢ＃１、ＳＢ＃２と接続ボタンＣＢ＃１、Ｃ
Ｂ＃２が配置されている。 そして、切断ボタンＳＢ＃
１、ＳＢ＃２あるいは接続ボタンＣＢ＃１、ＣＢ＃２が押下されると、各々スイッチ装置ＣＲ１＃１、ＣＲ１＃
２が閉→開（切断ボタン押下の場合）あるいは開→閉（接続ボタン押下）の切換を実行すると共に、選択されたボタンに対応した信号がメインＣＰＵユニット１１に送信され、ロボット切離／復帰（サーボ電源切断／接続）の為の制御シーケンスが開始される。 なお、各ボタンが一旦押下されたならば、対応するロボットの状態が反転しない限り押下状態が解除されないようにすることによって、各ロボットの状態がより明確にオペレータに認識されると共に、無効なボタン押下（例えば、既に切り離し中のロボットについて切断ボタンを押下する。）
の可能性を排除することが出来る。

【００２１】オペレータのボタン押下とスイッチ装置Ｃ
Ｒ１＃１あるいはＣＲ１＃２の開成動作以降の制御シーケンスは、メインＣＰＵユニット１１のＲＡＭメモリに予め格納されたプログラムに従ったソフトウェア処理によって実行される。 図２はその処理を説明するフローチャートである。

【００２２】これを説明すると、ロボットコントローラ１０が起動されると、メインＣＰＵユニット１１内のＣ
ＰＵは操作パネル１５からのボタン押下信号を定期的にセンシングする状態に入っており（ステップＳ１）、Ｓ
Ｂ＃１、ＳＢ＃２、ＣＢ＃１、ＣＢ＃２いずれかのボタンが押下されると、先ずそれがロボットＲＢ＃１に関するもの（ＳＢ＃１またはＣＢ＃１）、あるいはロボットＲＢ＃２に関するもの（ＳＢ＃２またはＣＢ＃２）を判別する処理を実行する（ステップＳ２）。

【００２３】ＳＢ＃１またはＣＢ＃１が押下された場合には、ステップＳ３〜ステップＳ１１でロボット＃１の為の切離／復帰処理が実行される。 ＳＢ＃２またはＣＢ
＃２が押下された場合には、ステップＳ１２でロボット＃２の為の切離／復帰処理が実行されるが、これはロボットＲＢ＃１における処理と等価なものある。 即ち、ステップＳ３〜ステップＳ１１における「＃１」を「＃
２」に読み替えたものに相当する処理が実行される。

【００２４】ステップＳ３では、押下されたボタンがＳ
Ｂ＃１、ＣＢ＃１のいずれであるかを判断し、ＳＢ＃１
の押下であれば、スイッチ装置ＣＲ２＃１を開成する信号をスイッチ装置切換部１３に送り、ロボットＲＢ＃１
のブレーキ機構を「有効」状態にする。 そして、メインＣＰＵ内のクロックを利用したタイマーによる計時をスタートさせ（ステップＳ５）、ブレーキ機構が安定した有効状態に入るに必要十分な時間として設定された時間（後述、図３における時間Ｔ2 ）が経過したならば（ステップＳ６）、スイッチ装置ＣＲ３＃１を開成する信号をスイッチ装置切換部１３に送り、サーボアンプＳＡ＃
１の電源を切断する（ステップＳ７）。 これによってロボットＲＢ＃１の切り離しが完了する。

【００２５】もし、押下されたボタンがＣＢ＃１であれば、ステップＳ３からステップＳ８へ進み、スイッチ装置ＣＲ３＃１を閉成する信号をスイッチ装置切換部１３
に送り、サーボアンプＳＡ＃１の電源を接続状態に復帰させる。 この時点で、スイッチ装置ＣＲ１＃１は、ボタンＣＢ＃１の押下によって、ＣＰＵを介さずに閉成済みである。 このようにしてサーボアンプへの電力供給が開始された時点で、メインＣＰＵ内のクロックを利用したタイマーによる計時をスタートさせ（ステップＳ９）、
サーボアンプＳＡ＃１が安定に作動するに必要十分な時間に合わせて設定された時間（後述、図３における時間Ｔ6 ）の経過後に（ステップＳ６）、スイッチ装置ＣＲ
２＃１を閉成する信号をスイッチ装置切換部１３に送り、ロボットＲＢ＃１のブレーキ機構を解除し、「無効」状態とする。 これによって、ロボットＲＢ＃１が切り離し状態から接続状態に復帰することになる。

【００２６】上述した通り、ＳＢ＃２、ＣＢ＃２いずれかのボタンが押下された場合についても、ステップＳ２
からステップＳ１２へ進んで、ステップＳ３〜ステップＳ１１と同様の処理が実行されて、ロボットＲＢ＃２の切り離し（ＳＢ＃２押下の場合）または復帰（ＣＢ＃２
押下の場合）の処理が実行される。

【００２７】このようにしてロボットＲＢ＃１あるいはＲＢ＃２の切離／復帰処理が一旦完了したならば、シーケンス停止の指令がない限り（ステップＳ１３）、ステップＳ１へ戻って、再び操作パネル１５からの次のボタン押下信号のセンシング状態に入る。

【００２８】以上の処理に対応したタイムチャートを描けば図３のようになる。 図中、時間差Ｔ1 〜Ｔ6 の意味は、次の通りである。

【００２９】Ｔ1 ；ＣＲ１＃１／ＣＲ１＃２開成（サーボ電源オフ指令）からＣＲ２＃１／ＣＲ２＃２が開成される迄に要する時間。

【００３０】Ｔ2 ；ＣＲ２＃１／ＣＲ２＃２開成（ブレーキ作動指令）からＣＲ３＃１／ＣＲ３＃２を開成させる迄の待ち時間。 ＣＲ２＃１／ＣＲ２＃２開成時点からブレーキが安定した有効状態に至る迄に要する時間に適当な安全率を見込んで定められるタイマー設定時間（ステップＳ５、ステップＳ６参照）。

【００３１】Ｔ3 ；ＣＲ３＃１／ＣＲ３＃２開成（サーボ電源オフ制御作動）からサーボ電源が完全に切断状態に至る迄に要する時間。

【００３２】Ｔ4 ；ＣＲ１＃１／ＣＲ１＃２閉成（サーボ電源オン指令）からＣＲ３＃１／ＣＲ３＃２が閉成される迄に要する時間。

【００３３】Ｔ5 ；ＣＲ３＃１／ＣＲ３＃２閉成からサーボ電源が安定した状態に至る迄に要する時間。 但し、
ＣＲ１＃１／ＣＲ１＃２閉成の時点で既にサーボアンプＳＡ＃１／ＳＡ＃２への電力供給は開始されているので、Ｔ5 ＝０の場合もある。

【００３４】Ｔ6 ；ＣＲ３＃１／ＣＲ３＃２閉成からＣ
Ｒ２＃１／ＣＲ２＃２を開成させる迄の待ち時間。 ＣＲ
３＃１／ＣＲ３＃２閉成時点からサーボアンプＳＡ＃１
／ＳＡ＃２が安定した状態に至る迄に要する時間に適当な安全率を見込んで定められるタイマー設定時間（ステップＳ９、ステップＳ１０参照）。

【００３５】図１を参照して説明したシステムにおいては、サーボ電源の切断／接続を各サーボアンプＳＡ＃
１、ＳＡ＃２の入力側に設けた開閉スイッチ装置ＣＲ１
＃１、ＣＲ１＃２、ＣＲ３＃１、ＣＲ３＃２で行なっているが、このようなサーボ電源の切断／接続手段を各サーボアンプＳＡ＃１、ＳＡ＃２とロボット機構部の間に設けることも考えられる。

【００３６】また、スイッチ装置ＣＲ１＃１とＣＲ３＃
１、及びＣＲ１＃２とＣＲ３＃２とを各々並列に接続し、ＣＲ１＃１及びＣＲ１＃２の切換動作を操作パネル１５からスイッチ装置切換部１３への直接指令によって行い、それ以外のスイッチ装置ＣＲ２＃１、ＣＲ３＃
１、ＣＲ１＃２、ＣＲ３＃２の切換動作はメインＣＰＵ
を介したソフトウェア処理によって行なう構成としたが、スイッチ装置ＣＲ１＃１及びＣＲ１＃２を省いて、
サーボ電源切断／接続の指令を操作パネル１５からメインＣＰＵに送り、サーボ電源切断／接続とブレーキ電源切断／接続のタイミングをロボットアームの落下が起こらないようにソフトウェア処理によってシーケンス制御する方式としても良い。

【００３７】更に、ロボット切離／復帰の指令を外部装置からの信号をメインＣＰＵユニット付属の入出力装置（図１では図示を省略してある。）によって受信し得る構成とすることも出来る。 ロボットコントローラ１０に接続されて統括的に制御されるロボットの台数を３台以上とした場合のロボット切離／復帰制御についても、台数に応じて上記説明した事例に準じた態様でシーケンス制御を拡張適用すれば、ロボットアームの落下事故を未然に防ぎつつ、作業効率を低下させることなく所望のロボットの切離／復帰を実行することが出来る。

【００３８】

【発明の効果】本願発明の方法及び装置によれば、１つの制御系統下にある２台以上のロボットの内から選択されたロボットのサーボ電源切断／復帰接続操作を極めて簡単且つ安全を損なうことなく実行することが出来る。
即ち、オペレータに複雑な操作や厳格な注意を要求することなく、ロボットアーム等の可動部が無拘束状態となることによって生じる落下、旋回あるいは伸縮運動現象を未然に防止したサーボ電源切断／接続制御が実現される。

【００３９】従って、上記サーボ電源切断／復帰接続時に、上記現象によって引き起こされる人身事故やエッフェクタ、周辺機器、作業対象ワーク等の損傷事故を未然に防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の複数台ロボットシステムにおける制御方法を実施する為の制御装置の構成例を説明する要部ブロック図である。

【図２】図１に示された制御装置を用いてロボット切離／復帰を実行する為の制御シーケンス処理を説明するフローチャートである。

【図３】図２のフローチャートに示された制御シーケンスの概略をタイムチャートで表わした図。

【符号の説明】

１０ ロボットコントローラ １１ メインＣＰＵユニット １２ ティチペンダント １３ スイッチ装置切換部 １４ 直流電源装置 １５ 操作パネル ２０ 外部電源装置 ＲＢ＃１、ＲＢ＃２ ロボット ＳＡ＃１、ＳＡ＃２ サーボアンプ ＡＸＣ1 、ＡＸＣ2 軸制御器 ＩＴＲ 入力トランス ＢＰＳ１、ＢＰＳ２ ブレーキ用電源装置 ＳＢ＃１、ＳＢ＃２ 切断ボタン ＣＢ＃１、ＣＢ＃２ 接続ボタン ＣＲ１＃１、ＣＲ３＃１ スイッチ装置（ＲＢ＃１サーボ電源切断／接続用） ＣＲ１＃２、ＣＲ３＃２ スイッチ装置（ＲＢ＃２サーボ電源切断／接続用） ＣＲ２＃１、ＣＲ２＃２ スイッチ装置（ブレーキ電源切断／接続用）