JP2008264928A - 産業用ロボット及び産業用ロボットの初期設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予め想定される制御から所望の制御を選択可能とさせ、所望のラダー回路のプログラムを容易に且つ選択的に組むことが可能な産業用ロボットの提供。
【解決手段】 プログラマブルロジックコントローラＰＬＣと信号入出力可能に接続されて入力指示を与える入出力インターフェース４を具備したロボット１であって、
プログラマブルロジックコントローラＰＬＣは、周辺機器に予め定められた動作を行わせる動作プログラムの先頭に、該一連の動作を行わせるか否かを選択可能とする複数の接点プログラムを設けて構成し、
入出力インターフェース４に、前記各接点プログラムのＯＮ・ＯＦＦ指示可能な入力部を複数備え、所望の動作が可能なように入力部を適宜選択してＯＮ状態とすることで、所望の動作が可能なラダープログラムを産業用ロボット１に組み込み可能とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、産業用ロボットの初期設定方法にかかり、詳細には、周辺機器を取付ける事で所定の作業工程を行わせる産業用ロボットにおいて周辺機器の動作制御の初期設定を行う産業用ロボットの初期設定方法に関する。

一般に産業用ロボットは、動作範囲にある空間内の所望位置に作業腕を移動させることが可能であり、該作業腕にスポット溶接ガンや把持動作を行うハンドルユニット等の周辺機器を設置して用いる。そして、産業用ロボットでは、ロボット本体あるいはロボット外部から提供する電力や圧縮空気等の動力源によって取付けた周辺機器を動作させて、所定の位置へ移動させた周辺機器によって、所望位置で溶接や把持動作等の所望の作業を行う作業工程を実行させる。

このような産業用ロボットを動作させるためには、産業用ロボットの動作制御を行うためのプログラミングを行うと共に、取付ける周辺機器の動作や該動作のタイミング等の設定をシーケンス制御プログラミングによって行っていた。

詳細には、産業用ロボットに内蔵された、シーケンサであるプログラマブルロジックコントローラＰＬＣが、プログラムされた手順通りに周辺機器と信号の授受を行い、コンピュータ制御によって複雑な移動動作を行うロボット本体の動作と周辺機器の動作を組合わせて種々の作業工程を行わせている。
プログラマブルロジックコントローラＰＬＣはマイクロコンピュータＣＰＵやメモリＲＡＭを内蔵した制御装置であり、産業用ロボット本体に設置した様々なセンサやリミットスイッチなどの周辺機器からの入力信号を入力回路で取り込み、あらかじめプログラムされたラダー回路に従って出力回路をＯＮ／ＯＦＦすることでモータや電磁弁あるいは表示灯などの周辺機器を自由に制御する制御装置である。そしてプログラマブルロジックコントローラＰＬＣのプログラミングは、パソコンによってラダープログラム言語を利用可能なアプリケーションソフトを使用して作成し、作成したプログラムをＵＳＢポート等のインターフェースを介して産業用ロボット本体と接続してプログラマブルロジックコントローラＰＬＣへ転送して実現させる。

このプログラミングの作成の従来例を、図４乃至図６によって説明する。
産業用ロボットの構成例を表す図４に表すように、産業用ロボット本体１００にはプログラマブルロジックコントローラＰＬＣが制御回路の一部として内蔵されている。また、産業用ロボット本体１００には、複数の周辺機器Ａが取付けられ、周辺機器に見合った作業動作を行わせることが可能に構成されている。図４で表す従来例では、産業用ロボット本体１００に、把持動作が可能であるマテリアルハンドルユニットＡを取り付けており、マテリアルハンドルユニットＡにはそれぞれ把持状態を検知するセンサスイッチＡ１乃至Ａ４が設けられている。周辺機器はマテリアルハンドルユニットＡ以外にも種々のものが存在する。

そして、図５に表すようにそれぞれの周辺機器Ａ乃至Ｄは、それぞれ独自の動作を行わせることが出来る。例えば周辺機器Ａでは、付属オプションとされる所定の動作となる付属オプションＡＡ、付属オプションＡＢ・・・付属オプションＡＥが設定可能である。そして、これらの各オプション動作は周辺機器Ａ乃至Ｄにそれぞれ存在し、産業用ロボット本体１００では、これらの周辺機器とそのオプション動作とを複雑に組合わせて動作させている。

産業用ロボットでは、上記のような周辺機器とその付属オプションを組合わせて所望の作業工程を行わせるために、産業用ロボット本体１００に設けるプログラマブルロジックコントローラＰＬＣによってプログラムを行っていた。

マテリアルハンドルユニットＡでは、センサスイッチＡ１乃至Ａ５が設けてあるが、たとえば、マテリアルハンドルユニットＡを取り付けている産業用ロボット１００が、複数の車種に対してマテリアルハンドルユニットＡが把持動作を行う場合、車種によってセンサスイッチＡ１乃至Ａ５の検知状態によるラダー回路を異ならせてプログラムする場合がある。すなわち、センサスイッチＡ１乃至Ａ５のうちの３つのセンサスイッチＡ１，Ａ３，Ａ４のＯＮ／ＯＦＦ状態の検知状態を受けて作業等を行わせるためには、図６（ａ）に表すように、それぞれのスイッチＡ１，Ａ３，Ａ４がＯＮ状態であれば図中スイッチＡ１、Ａ３、Ａ４の右側の動作が行われるラダー回路をそれぞれプログラムする必要がある。
また、マテリアルハンドルユニットＡが把持する部品や部位が、車種毎に異なる場合には、たとえばスイッチＡ２，Ａ５の状態によるラダー回路をプログラムする必要がある。この場合には、図６（ａ）とは異なり、図６（ｂ）に表すように、スイッチＡ２，Ａ５の状態によるラダー回路をプログラムする。

しかしながら、各周辺機器Ａ乃至Ｄを使用したシーケンスプログラミングを行うためには、前記した通りラダープログラムというシーケンス制御用の言語を駆使してプログラミングを行うため、シーケンス制御専門の知識が無ければプログラムを組むことが出来ず、専門の知識が必須であり作業員の誰もが自由にプログラムを組めないという問題点を有した。

また、周辺機器Ａ乃至Ｄを自在に動作を駆使したプログラミングを行うためには、産業用ロボット１台について約３時間程度の時間を要してしまうという問題点を有した。すなわち、図５に表したように、マテリアルハンドルユニットＡの把持動作に伴ってＯＮ／ＯＦＦされるセンサスイッチＡ１乃至Ａ５のうちの所望のスイッチ、たとえばスイッチＡ１，Ａ３，Ａ４を使用する場合には、これら各スイッチに対応するラダー回路をプログラムする必要があり、また車種が異なる等して使用するスイッチがたとえばスイッチＡ２，Ａ５となる場合には、スイッチＡ２，Ａ５に対応するラダー回路をプログラムする必要があるため、専門の知識を有したものでも、プログラミングを行うために、余計な時間を要してしまうという問題点があった。
更にまた、複数の産業用ロボットを協調動作させて作業を行わなければならない場合には設定しなければならない作業工程数が多大となり、プログラミングに要する時間が更に必要となってしまうという問題点を有した。
更にまた、組上げたプログラムに誤りが有った場合に、その箇所を探し出してプログラムの訂正を行わなければならず、その作業に多大な時間を要してしまうという問題点を有した。

そこでこの発明は、周辺機器と強調して動作する産業用ロボットを制御するプログラマブルロジックコントローラＰＬＣのプログラムを、特に専門の知識がなくとも組むことが可能であり、且つプログラミングに要する時間を短縮可能であり、更には、プログラミングミスの発生しない産業用ロボットの初期設定方法を提供する。

この発明では上記課題を解決するために、

プログラマブルロジックコントローラと、プログラマブルロジックコントローラの指示により動作可能な周辺機器と、プログラマブルロジックコントローラと信号入出力可能に接続されてプログラマブルロジックコントローラに入力指示を与える入出力インターフェースとを具備し、プログラマブルロジックコントローラによるラダー回路によって制御されるロボットであって、
プログラマブルロジックコントローラは、予め定められた周辺機器に一連の動作を行わせる動作プログラムと、該動作プログラムの先頭に位置して該一連の動作を行わせる複数の接点プログラムとからラダープログラムを構成し、
入出力インターフェースは、前記各接点プログラムをＯＮ・ＯＦＦ指示する入力部を複数備え、該複数の入力部をＯＮあるいはＯＦＦすることで周辺機器がＯＮあるいはＯＦＦ状態であるラダープログラムとさせ、
入力部によって対応する周辺機器を作動させるか否かを選択可能とすることで、産業用ロボットに複数接続される周辺機器のうちから所望の周辺機器の動作を選択してロボット動作の初期設定が可能な産業用ロボット、

及び、

産業用ロボットに設けるプログラマブルロジックコントローラと、プログラマブルロジックコントローラの指示により動作可能な周辺機器と、プログラマブルロジックコントローラと信号入出力可能に接続されてプログラマブルロジックコントローラに入力指示を与える入出力インターフェースとを具備し、
プログラマブルロジックコントローラは、予め定められた周辺機器に一連の動作を行わせる動作プログラムと、該動作プログラムの先頭に位置して該一連の動作を行わせる複数の接点プログラムとからラダープログラムを構成し、
入出力インターフェースは、前記各接点プログラムをＯＮ・ＯＦＦ指示する入力部を複数備え、該複数の入力部をＯＮあるいはＯＦＦすることで周辺機器がＯＮあるいはＯＦＦ状態であるラダープログラムとさせ、
入力部によって対応する周辺機器を動作させるか否かを選択可能とすることで、産業用ロボットに複数接続される周辺機器のうちから所望の周辺機器の動作を選択可能とする産業用ロボットの初期設定方法、

を提供する。そして、産業用ロボットの初期設定方法では、インターフェースの入力部が、一連の動作を行わせる動作ラダープログラムの先頭に位置してラダープログラムの周辺機器の状態がＯＮあるいはＯＦＦである場合の状態設定を選択可能にする。そこで、所望の入力部をＯＮにすることで該入力部に対応した周辺機器がＯＮ状態であれば以下の動作ラダープログラムを行うというプログラマブルロジックコントローラのラダープログラムを完成する。一連の動作をさせる動作ラダープログラムは、予め定められている。
インターフェースの入力部は、接点状態に対応したラダープログラムの接点状態の選択以外は既に組み上げられ、所望の周辺機器の接点をＯＮ状態で有ることを既に該くみ上げられているプログラムに付加する。
従って、入力部によって接点がＯＮ状態とされた周辺機器の動作によって、該入力部に対応する接点以下の動作ラダープログラムを実行可能となるラダープログラムを作成する。

従って、この発明によれば、プログラマブルロジックコントローラのラダープログラム中、一連の動作を行わせるラダープログラムを予め組上げておき、該くみ上げたラダープログラムの実際の作業動作を行う動作ラダープログラムを作動させる接点選択部分を複数の周辺機器の接点動作と並列となるようにラダープログラムを組上げておき、該動作ラダープログラムの動作を行わせる接点動作をインターフェースに設けた入力部の選択のみにより行わせることが可能となり、周辺機器の状態と産業用ロボットとの組合わせによるラダープログラムを改めて最初から組上げることなく容易に、且つ短時間に組むことが可能である。
更には、入力部の選択だけでプログラミングが完了するので、ラダープログラムの組み方が分らなくとも容易にプログラミングが可能となるという特有の効果を有する。
更にまた、複数の産業用ロボットを協調動作させて作業を行わなければならない場合においても設定に必要な作業工程数が低減され、プログラミングに要する時間も低減する効果が出た。
更にまた、組上げたプログラムに誤りが有った場合に、その箇所を探し出してプログラムの訂正を行わなければならなかったが、本発明により、解消した。

以下に、この発明の実施例を図面に基づき説明する。図１はこの発明の実施例の全体を表す説明図であり、図２は入力部を表す説明図であり、図３はラダー回路を表す説明図である。

１は、産業用ロボットである。産業用ロボット１は、ロボット本体１１と、ロボット本体１１の可動アーム１２先端に設けられるマテリアルハンドルユニット２と、産業用ロボット１全体の動作制御を行うコントロールユニット３とからなる。

ロボット本体１１の可動アーム１２は、ロボット本体１１内部に設ける電力モータによる駆動手段（図示せず）や圧縮エア・油圧による駆動手段（図示せず）によって可動アーム１２が駆動される。しかしながら、可動アーム１２や駆動手段は、従来の産業用ロボット１と同様なので説明は省略する。

可動アーム１２の先端に設けるマテリアルハンドルユニット２は、図示しない駆動手段によって自在に駆動され、把持部２１が開閉してワークＷを把持可能である。従って、マテリアルハンドルユニット２は、可動アーム１２が所望の位置に移動された後、駆動手段（図示せず）によって開閉されてワークＷを把持可能に構成されている。
また、マテリアルハンドルユニット２の把持部２６にはセンサスイッチ２１〜２５が設けてある。センサスイッチ２１〜２５は、把持部２６への設置場所がそれぞれ異なり、ワークＷの把持の有無を検知可能である。センサスイッチ２１〜２５はそれぞれが独立して信号出力可能である。

そして、このような可動アーム１２の移動やマテリアルハンドルユニット２の開閉によるワークＷの把持等の動作は、産業用ロボット１は制御部であるコントロールユニット３に予め組み込まれているプログラムに基づいて動作する。この実施例ではコントロールユニット３をロボット本体１１とは別に設置しケーブルによって信号入出力可能に接続しているが、ロボット本体１１に組み込み内部で信号入出力可能に構成してもよい。
コントロールユニット３には、プログラマブルロジックコントローラＰＬＣを設けてある。プログラマブルロジックコントローラＰＬＣは所謂シーケンス制御装置である。プログラマブルロジックコントローラＰＬＣには、センサスイッチ２１〜２５の出力がそれぞれ独立して入力されるように接続される。
尚、この実施例では以下にセンサスイッチ２１〜２５を周辺機器の接続例として説明するが、他の周辺機器でも同様に構成できる。

プログラマブルロジックコントローラＰＬＣに組まれているラダー回路プログラムの例を図３に基づき説明する。図３は、センサスイッチ２１〜２５の入力を記載している部分のラダー回路である。
ラダー回路Ｒは、動作プログラムであって実際にセンサスイッチ２１〜２５の入力により行われる制御プログラム部Ｒ１と、制御プログラム部Ｒ１にあるセンサスイッチ２１〜２５のどのセンサスイッチ２１〜２５の入力によって実際に制御するかを選択する接点プログラムであるラダー選択部Ｒ２とからなる。例示するラダー回路Ｒは、制御プログラム部Ｒ１に記載しているセンサスイッチ２１〜２５のうち、ラダー選択部Ｒ２でＯＮとなる所定のセンサスイッチがＯＮになったときに、図中右側の制御通り把持異常を知らせる制御がなされる。尚、ラダー選択部Ｒ２に表す選択スイッチＲ２６は、制御Ｒ１１で表す制御の自己保持回路であり、フリップフロップ回路のような自己保持回路からなる。

制御プログラム部Ｒ１の先頭にある接点部Ｔは接点Ｔ１乃至接点Ｔ５のＯＮによって図中右側にある各制御がなされる。接点Ｔ１乃至接点Ｔ５は並列に設けてある。接点Ｔ１乃至接点Ｔ５は、それぞれセンサスイッチ２１乃至センサスイッチ２５のスイッチングの入力である。即ち、センサスイッチ２１がＯＮになると、センサスイッチ２１の接点信号がラダー回路Ｒへ入力されて接点Ｔ１がＯＮとなることを表している。センサスイッチ２２乃至センサスイッチ２５も同様に接点Ｔ２乃至接点Ｔ５がＯＮとなることを表している。
従来のラダー回路Ｒであれば、制御プログラム部Ｒ１部分のみからなるので、いずれの接点Ｔ１乃至接点Ｔ５がＯＮになっても同図中右側に記載する各条件によって制御Ｒ１１がなされることとなる。
しかしながら、マテリアルハンドルユニット２がワークＷを所定の位置に把持しているときには、把持部２６に設けたセンサスイッチ２１、センサスイッチ２３、センサスイッチ２４がＯＮ状態となり、センサスイッチ２２およびセンサスイッチ２５がＯＦＦ状態となる場合には、センサスイッチ２１、センサスイッチ２３、センサスイッチ２４がＯＮ状態であっても制御Ｒ１１の制御がなされては困るので、センサスイッチ２２およびセンサスイッチ２５以外のセンサスイッチ２１、センサスイッチ２３、センサスイッチ２４に対応する接点Ｔ１、接点Ｔ３、接点Ｔ４の状態による制御条件を解除しなければならない。

そこで、接点Ｔ１、接点Ｔ３、接点Ｔ４の状態による制御条件の解除は、選択スイッチＲ２１、選択スイッチＲ２３、選択スイッチＲ２４を選択せずにＯＦＦ状態としておく。
即ち、選択スイッチＲ２１乃至選択スイッチＲ２５は、図２に表す入力部であるタッチパネル４に設ける入力スイッチ４１乃至入力スイッチ４５と信号入出力可能に接続される。そして、タッチパネル４の他のスイッチもそれぞれ予め定めるラダー回路Ｒの所定の制御プログラム部Ｒ１と接続されている。

従ってタッチパネル４は、コントロールユニット３に設けられ、プログラマブルロジックコントローラＰＬＣと信号入出力可能に接続されている。また、タッチパネル４の入力スイッチ４１乃至入力スイッチ４５および他の入力スイッチは、フリップフロップ回路のように常にＯＮ状態を維持できる回路を、自身にあるいは図示しないラダー回路に設けてあり、タッチパネル４の所定の入力スイッチをタッチすると、入力スイッチ４１乃至入力スイッチ４５および他の入力スイッチの下段に位置する解除スイッチ４９がタッチされて解除指示がある（前記自己保持回路がＯＦＦとなる）まで、常にＯＮの状態を維持するように構成されている。

このように、タッチパネル４によって選択的にタッチパネル４の入力スイッチ４２、入力スイッチ４４をタッチし、入力スイッチ４１、入力スイッチ４３、入力スイッチ４５はタッチしないことで、ラダー選択部Ｒ２の選択スイッチＲ２２、選択スイッチＲ２４がＯＮ状態となり、他の選択スイッチＲ２１、選択スイッチＲ２３、選択スイッチＲ２５がＯＦＦ状態となる。従って、制御プログラム部Ｒ１は、既にラダー選択部Ｒ２で選択スイッチＲ２１、選択スイッチＲ２３、選択スイッチＲ２５がＯＦＦ状態なので、制御プログラム部Ｒ１にある接点Ｔ１、接点Ｔ３、接点Ｔ５がＯＮとなっても図中右にある制御はなされないこととなる。

この実施例では、入力部である選択可能な入力スイッチをタッチパネル４によって構成したが、ＯＮ／ＯＦＦ可能なスイッチを複数設けて構成してもよく、たとえばトグルスイッチを複数併設し、各トグルスイッチに選択スイッチＲ２１乃至選択スイッチＲ２５に対応させて信号入出力可能に構成してもよい。

そして、プログラマブルロジックコントローラＰＬＣには、自動車工場等で用いる産業用ロボット１に行わせたい想定される多くのラダー制御回路を制御プログラム部Ｒ１として予め複数プログラムしておくと共に、ラダー回路Ｒ中に制御プログラム部Ｒ１に先だって判断されるラダー選択部Ｒ２には、該想定される制御プログラム部Ｒ１に対応させたスイッチ回路を設け、更にこのスイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦ状態の切り替えをタッチパネル４等の入力部である選択可能な入力スイッチによって切り替え可能に構成する。

このようにタッチパネル４によって、所望の制御プログラム部Ｒ１を選択可能な汎用性のあるラダー回路Ｒを、産業用ロボット１のプログラマブルロジックコントローラＰＬＣに記憶させて、産業用ロボット１を制御可能にすることで、ラダー回路Ｒをすべて記述してプログラマブルロジックコントローラＰＬＣに記憶させなくとも、タッチパネル４から所望の制御が可能となるように入力スイッチ４１などの入力スイッチを選択することで、自動的に所望の制御が可能となるラダー回路を構築し産業用ロボット１を制御することができる。従って、ラダー回路について詳しくない作業者でも、タッチパネル４に設けた入力スイッチにその作用を表示しておくことで、所望の動作をさせるラダー回路を容易に構成可能となる。

尚、この実施例では、説明のために複数のセンサスイッチ２１〜２５のうちの特定のセンサスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態によってラダー回路Ｒの制御プログラム部Ｒ１が動作するように、選択スイッチＲ２１乃至選択スイッチＲ２５を並列に設けたラダー回路Ｒを示した。しかしながら、例えば、産業用ロボット１の可動アーム１２先端に取り付けられているスポット溶接ガンによるスポット溶接をさせるか否かを選択可能な入力スイッチをタッチパネル４に設けておき、ラダー回路Ｒのラダー選択部Ｒ２にこのスポット溶接作業選択の選択スイッチを設け、更に該選択スイッチに対応するように制御プログラム部Ｒ１にスポット溶接ガンの溶接動作制御回路（所定の条件のもとで溶接作業が実行される回路）をラダー回路として設けておき、このスポット溶接作業をさせるか否かを、対応する入力スイッチの入力によって選択可能となるような、選択可能なラダー回路としてもよい。

この発明は、産業用ロボット等、ラダー回路により制御されるロボットに実施可能であり、特に複数の産業用ロボットによる作業を頻繁に組み替えることが行われる自動車等のオートメーション化された工場等に用いる産業用ロボットに実施すると有効である。

この発明の実施例の全体を表す説明図 入力部を表す説明図 ラダー回路を表す説明図 従来例を表す説明図 従来の産業用ロボットの構成を表す説明図 従来の産業用ロボットにおけるラダー回路の説明図

符号の説明

ＰＬＣ プログラマブルロジックコントローラ
Ｒ ラダー回路
Ｒ１ 制御プログラム部
Ｒ１１ 動作制御部
Ｒ２ ラダー選択部
Ｒ２１ 選択スイッチ
Ｒ２２ 選択スイッチ
Ｒ２３ 選択スイッチ
Ｒ２４ 選択スイッチ
Ｒ２５ 選択スイッチ
Ｒ２６ 選択スイッチ
１ 産業用ロボット
１１ ロボット本体
１２ 可動アーム
２ マテリアルハンドルユニット
２１〜２５ センサスイッチ
２６ 把持部
３ コントロールユニット
４ タッチパネル
４１〜４５ 入力スイッチ
４９ 解除スイッチ

Claims (2)

1. プログラマブルロジックコントローラと、プログラマブルロジックコントローラの指示により動作可能な周辺機器と、プログラマブルロジックコントローラと信号入出力可能に接続されてプログラマブルロジックコントローラに入力指示を与える入出力インターフェースとを具備し、プログラマブルロジックコントローラによるラダー回路によって制御されるロボットであって、
   プログラマブルロジックコントローラは、予め定められた周辺機器に一連の動作を行わせる動作プログラムと、該動作プログラムの先頭に位置して該一連の動作を行わせる複数の接点プログラムとからラダープログラムを構成し、
   入出力インターフェースは、前記各接点プログラムをＯＮ・ＯＦＦ指示する入力部を複数備え、該複数の入力部をＯＮあるいはＯＦＦすることで周辺機器がＯＮあるいはＯＦＦ状態であるラダープログラムとさせ、
   入力部によって対応する周辺機器を作動させるか否かを選択可能とすることで、産業用ロボットに複数接続される周辺機器のうちから所望の周辺機器の動作を選択してロボット動作の初期設定が可能な産業用ロボット。
2. 産業用ロボットに設けるプログラマブルロジックコントローラと、プログラマブルロジックコントローラの指示により動作可能な周辺機器と、プログラマブルロジックコントローラと信号入出力可能に接続されてプログラマブルロジックコントローラに入力指示を与える入出力インターフェースとを具備し、
   プログラマブルロジックコントローラは、予め定められた周辺機器に一連の動作を行わせる動作プログラムと、該動作プログラムの先頭に位置して該一連の動作を行わせる複数の接点プログラムとからラダープログラムを構成し、
   入出力インターフェースは、前記各接点プログラムをＯＮ・ＯＦＦ指示する入力部を複数備え、該複数の入力部をＯＮあるいはＯＦＦすることで周辺機器がＯＮあるいはＯＦＦ状態であるラダープログラムとさせ、
   入力部によって対応する周辺機器を動作させるか否かを選択可能とすることで、産業用ロボットに複数接続される周辺機器のうちから所望の周辺機器の動作を選択可能とする産業用ロボットの初期設定方法。