| 【発明の名称】 |
産業用ロボットの制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】藤田 良成
【住所又は居所】富山県富山市不二越本町一丁目１番１号 株式会社不二越内
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| 【要約】 |
【課題】塗料等の供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦタイミングをロボットアームの動作に合わせることが容易な産業用ロボットの制御装置を提供する。
【解決手段】塗装またはシーリングを行う産業用ロボットの制御装置において、ロボットアームの関節軸駆動用モータ１０及び塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータ１１を駆動するドライブユニット２と、塗料またはシーリング剤の吐出データ３を記憶しているロボット制御部４と、を有し、前記供給ポンプ用モータ１１を前記関節軸駆動用モータ１０の付加軸として同期させて制御するようにしたことを特徴とする産業用ロボットの制御装置１を提供した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】塗装またはシーリングを行う産業用ロボットの制御装置において、ロボットアームの関節軸駆動用モータ及び塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータを駆動するドライブユニットと、塗料またはシーリング剤の吐出データを記憶するロボット制御部と、を有し、前記供給ポンプ用モータを前記関節軸駆動用モータの付加軸として同期させて制御するようにしたことを特徴とする産業用ロボットの制御装置。
【請求項２】前記供給ポンプ用モータはサーボモータであることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットの制御装置。
【請求項３】前記供給ポンプ用モータを位置制御する場合と速度制御する場合とに切換可能としたことを特徴とする請求項２に記載の産業用ロボットの制御装置。
【請求項４】前記関節軸駆動用モータ及び前記供給ポンプ用モータの双方へ電源供給する場合と供給ポンプ用モータのみへ電源供給する場合とを切換可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の産業用ロボットの制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗装やシーリングを行う塗装用の産業用ロボットの制御装置に関し、特に、塗料やシーリング剤の供給ポンプ用モータの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】塗装やシーリングを行う塗装用の産業用ロボットにおいては、ロボットアームのアーム先端に取り付けられたガンから、塗料やシーリング剤（以下「塗料等」と記す）を吐出するようにしている。ガンから吐出される塗料等はポンプにより供給され、このポンプの駆動源は多くの場合電気モータである。この供給ポンプ用モータは、従来は産業用ロボット本体すなわちロボットアームの関節軸駆動用モータを制御するロボット制御装置とは別に設けられた制御装置により駆動するようにしていた。
【０００３】ここで、従来技術の構成について、図２を参照して説明する。従来技術の構成においては、ロボットアームの関節軸駆動用モータはロボット制御装置により制御され、一方、塗料等の供給ポンプ用モータはシーケンサ（ＰＬＣ）により制御されている。ロボット制御装置内のロボット制御部にあるモーションコントロールにおいては、ロボットプログラム等に基づいて位置指令が生成される。この位置指令がロボット制御装置内の関節軸駆動用モータ用のドライブユニットに送られ、このドライブユニットによりロボットアームの関節軸駆動用モータが駆動され、これによりロボットアームが動作する。
【０００４】また、ロボット制御部には、プログラムＮｏ．や吐出レベルといった塗装に関する諸データが格納されている。モーションコントロールからの指令によりロボットアームが所定の塗装ポイントに到達すると、ロボット制御装置は塗料等の吐出開始指令とともに前述の塗装に関する諸データをシーケンサ（ＰＬＣ）へ出力する。吐出開始指令及び塗装に関する諸データを受信したシーケンサ（ＰＬＣ）では、プログラムＮｏ．に基づいて、予め登録してある吐出データ表からガンや塗装色等の選択に関するデータ及び塗装条件等に応じた速度指令が供給ポンプ用モータ用のドライブユニットへ送られ、このドライブユニットにより供給ポンプ用モータが駆動され、塗料等が吐出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術の構成においては、ロボットアームの関節軸駆動用モータを制御する制御部と塗料等の供給ポンプ用モータを制御する制御部とが別であった。一般に、塗装では供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦがロボットアームの動作に合わせ頻繁に行われる。この供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦ信号（塗料等の吐出開始指令）をロボット制御装置がシーケンサ（ＰＬＣ）へ出力し、これを受けシーケンサ（ＰＬＣ）は供給ポンプ用モータを駆動するわけであるが、前述したように、ロボットアームの関節軸駆動用モータを制御するロボット制御装置と供給ポンプ用モータとの間に多くの装置が介在するので、ロボット制御装置が供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦ信号を出力してから実際に塗料等が吐出するまでにはディレイ時間が存在してしまう。また、ロボットアームの動作速度はステップ毎に異なる場合があり、これにより前述したディレイ時間等もステップ毎に合わせる作業が必要になる。これらにより、前述した従来技術の構成においては、塗料等の供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦタイミングをロボットアームの動作に合わせることは困難なものとなっているという問題があった。
【０００６】また、従来技術の構成においては、関節軸駆動用モータと供給ポンプ用モータとが別々の制御装置（ロボット制御装置とシーケンサ）により制御されることにより、同期ズレが発生するという問題もあった。さらに、前述したように塗装等に関する諸データはロボット制御装置とシーケンサ（ＰＬＣ）の双方に存在しているので、塗装等の条件を変更する際は、ロボット制御装置とシーケンサ（ＰＬＣ）の双方のデータを変更する必要があるという問題もあった。さらにまた、制御装置（ロボット制御装置とシーケンサ（ＰＬＣ））が別々なため、それぞれの制御装置を配置するスペースや制御装置間を接続する配線等が必要であるという問題もあった。
【０００７】本発明は、係る従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、塗料等の供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦタイミングをロボットアームの動作に合わせることが容易な産業用ロボットの制御装置を提供することを目的とする。また、関節軸駆動用モータと供給ポンプ用モータとが別々の制御装置（ロボット制御装置とシーケンサ）により制御されることに起因する同期ズレが発生しないような産業用ロボットの制御装置を提供することを目的とする。また、塗装等に関する諸データの変更を容易にするような産業用ロボットの制御装置を提供することを目的とする。さらにまた、制御装置の設置スペースを小さくし、配線が簡素化されるような産業用ロボットの制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】係る目的を達成するために、請求項１に係る発明では、塗装またはシーリングを行う産業用ロボットの制御装置において、ロボットアームの関節軸駆動用モータ及び塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータを駆動するドライブユニットと、塗料またはシーリング剤の吐出データを記憶するロボット制御部と、を有し、前記供給ポンプ用モータを前記関節軸駆動用モータの付加軸として同期させて制御するようにしたことを特徴とする産業用ロボットの制御装置を提供した。
【０００９】ここで、「供給ポンプ用モータを関節軸駆動用モータの付加軸として同期させて制御する」とは、塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータを、ロボットアームの各関節軸の動作を行わせるそれぞれの駆動モータと同様に、ロボット制御装置が支配する制御軸の一つとして追加することを意味する。一般に、産業用ロボットはアーム先端に装着したアタッチメント（例えば塗料等を吐出するガン）を効率よく動作させるために、ロボットアームを構成する各関節軸を同期制御するようにしている。具体的には、各関節軸の駆動モータを一つのロボット制御装置の支配下におき、ロボット制御装置ではロボットプログラムに基づいて各関節軸の駆動モータを分配制御するようにしている。これにより、ロボットアームの各関節軸はロボットプログラムに基づいて同期して動作することになる。
【００１０】本発明では、ロボットアームの各関節軸の駆動モータだけではなく、従来はロボット制御装置からは独立して制御されていた塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータをも一つのロボット制御装置の支配下におくようにした。例えば、ロボットアームが６軸の関節軸を有している場合、塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータは、あたかもロボットアームの第７番目の関節軸のようにロボット制御装置の支配下におかれることになる。これにより、ロボットアームの各関節軸駆動用モータ及び塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータは、ロボット制御装置に搭載されているロボットプログラムに基づいて同期して動作することになる。
【００１１】請求項１に係る構成としたことにより、塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータは、ロボットアームの各関節軸の駆動モータと同様に、ロボット制御装置の支配下におかれることとなるので、供給ポンプ用モータの動作の計算周期がロボットアームの関節軸駆動用モータと同じになり、これにより、塗料等の供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦタイミングをロボットアームの動作に合わせることができるものとなる。
【００１２】請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、供給ポンプ用モータはサーボモータとした。ロボットアームの各関節軸の駆動モータは一般にサーボモータが使用されている。そこで、このロボットアームの各関節軸の駆動モータと同期させる供給ポンプ用モータについてもサーボモータとすることにした。
【００１３】請求項３に係る発明では、請求項２に係る発明において、供給ポンプ用モータを位置制御する場合と速度制御する場合とに切換可能とした。これにより、塗料等を吐出するガンが無限回転するタイプの場合は速度指令を選択し、吸引／吐出するタイプの場合は位置制御を選択することが可能になる。また、ロボットアームを駆動する関節軸駆動用モータの制御は通常位置制御であるので、ガンが塗料等を吐出していない場合は供給ポンプ用モータも位置制御に選択しておくことにより、ロボット制御装置が制御するサーボモータはすべて位置制御することになり、その結果、ロボット制御装置内にあるＣＰＵにおける演算処理が速くなるという利点がある。
【００１４】請求項４に係る発明では、請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、関節軸駆動用モータ及び供給ポンプ用モータの双方へ電源供給する場合と供給ポンプ用モータのみへ電源供給する場合とを切換可能とした。これにより、ガンから吐出される塗料の吐出量を作業者が測定する際には、供給ポンプ用モータのみへ電源供給するように切換えれば、ロボットアームの動作のみ非常停止状態となり、その一方、供給ポンプ用モータは駆動させることができる。そのため、ロボットアームが不意に動作するなどして作業者に危険が及ぶことなく、作業者はガンから吐出される塗料の吐出量を測定することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る産業用ロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。ロボット制御装置１は、その内部にロボット制御部４及びドライブユニット２を有している。ロボット制御部４にあるモーションコントロール５においては、ロボットプログラム等に基づいてロボットアームの動作に関する位置指令７が生成され、この位置指令７がドライブユニット２に送られる。ドライブユニット２は、その内部に電源回路やパワーモジュールを有しており、受信した位置指令７に基づいて関節軸駆動用モータ１０を駆動する制御電流を生成する。関節軸駆動用モータ１０は、サーボモータであり、図示しないロボットアームを構成する各関節軸毎に設けられ、ドライブユニット２から供給された制御電流により駆動する。この関節軸駆動用モータ１０が駆動することにより、図示しないロボットアームは所定の動作をすることになる。
【００１６】また、モーションコントロール５においては、ロボットプログラム、後述する吐出データ表３のデータ、塗装ガン１３のＯＮ／ＯＦＦ、ディレイ時間、吐出レベル等に基づいて塗装に関する速度指令または位置指令８が生成され、この速度指令または位置指令８がドライブユニット２に送られる。ドライブユニット２は、受信した速度指令または位置指令８に基づいて供給ポンプ用モータ１１を駆動する制御電流を生成する。供給ポンプ用モータ１１は、サーボモータであり、ドライブユニット２から供給された制御電流により駆動する。この供給ポンプ用モータ１１が駆動することにより、塗料を供給する供給ポンプが動作し、ロボットアーム先端に設けられた塗装ガン１３から塗料が吐出することになる。
【００１７】ところで、本実施形態においては、供給ポンプ用モータ１１は、関節軸駆動用モータ１０と同様にロボット制御装置１の支配下にあり、関節軸駆動用モータ１０の付加軸として同期して制御するようにされている。例えば、ロボットアームが６軸の関節軸を有している場合、塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータ１１は、あたかもロボットアームの第７番目の関節軸のようにロボット制御装置１の支配下におかれることになる。これにより、ロボットアームの各関節軸駆動用モータ１０及び塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータ１１は、ロボット制御装置１に搭載されているロボットプログラムに基づいて同期して動作することになる。
【００１８】次に、塗料の吐出に関する制御について説明する。ロボット制御部４に設けられたメモリには吐出データ表３が記憶されている。この吐出データ表３には、プログラムＮｏ．、塗装ガン１３の種類、塗装色、吐出量等の塗装に関する諸データが予め入力されている。この吐出データ表３への塗装に関する諸データの入力は、例えばロボットの教示操作の際に行う。また、ロボット制御部４に設けられたメモリにはロボットプログラムが格納されており、このロボットプログラムの各ステップには、ロボットアームの動作に関するデータの他に、塗装ガン１３のＯＮ／ＯＦＦ、ディレイ時間、吐出レベルといった塗装に関するパラメータが記載されている。
【００１９】ロボットの再生時には、ロボットアームの動作に関する計算がされるとともに、各ステップの塗装に関する諸データを基に供給ポンプ用モータ１１の駆動タイミングの計算も行われる。このとき、ロボット制御部４は、塗装制御装置１２に対して塗装色、塗装ガン１３の種類、塗装機器のＯＮ／ＯＦＦタイミングといったデータを出力する。このデータに基づいて、塗装制御装置１２は溶接ガン１３に対して塗料を吐出する。ロボットアームの動作を計算するロボット制御装置１内にある図示しないＣＰＵにおいて、同時に供給ポンプ用モータ１１の制御を計算するため、ロボットアームの動作に適した供給ポンプ用モータ１１の制御を実現できる。
【００２０】ロボット制御部４では、ここで計算された位置指令（ロボット）７と速度指令／位置指令（供給ポンプ用モータ）８がドライブユニット２へ出力されるが、供給ポンプ用モータ１１を速度指令で動作させるか位置指令で動作させるかについては、予め教示操作時に速度制御か位置制御かをパラメータとして設定しておき、この設定に基づいた指令が出力される。ここでは塗装ガン１３が無限回転するタイプの場合は速度指令を選択し、吸引／吐出するタイプの場合は位置制御を選択する。なお、ロボットアームを駆動する関節軸駆動用モータ１０の制御は通常位置制御であるので、塗装ガン１３が塗料を吐出していない場合は供給ポンプ用モータ１１も位置制御に選択しておくことにより、ロボット制御装置１が制御するサーボモータはすべて位置制御されることになり、その結果、ロボット制御装置１内にある図示しないＣＰＵ内における演算処理が速くなるという利点がある。
【００２１】ところで、実際の塗装ロボットにおいては、塗装ガン１３から吐出される塗料の吐出量を測定する場合がある。一般にこの作業は作業者が塗装ガン１３の先端にシリンダ等を設置することにより行われるが、このときロボットアームが不意に動作するなどして作業者に危険が及ぶことがないように対策を講じる必要がある。そこで、本実施形態においては、係る作業を行う際には、ロボットアームを駆動する関節軸駆動用モータ１０への電源供給を遮断し、さらにこの関節軸駆動用モータ１０に対してブレーキをかけながら、供給ポンプ用モータ１１を駆動することができるようにしている。
【００２２】具体的には、係る作業時に作業者が図示しないモード選択スイッチを測定モードに選択すると、ロボット制御部４からは測定モード９が出力される。このモード信号をドライブユニット２が受信すると、ドライブユニット２は、内部にあるＳＷ６を開くことにより、ロボットアームを駆動する関節軸駆動用モータ１０に対して電源供給を可能としているＰＷＭ信号をＯＦＦにする。このときさらに、ドライブユニット２は、関節軸駆動用モータ１０用のブレーキ回路を遮断し、ブレーキをかけるようにしている。これにより、塗装ガン１３から吐出される塗料の吐出量を測定する際には、ロボットアームの動作のみ非常停止状態となり、その一方、供給ポンプ用モータ１１は駆動させることができ、その結果、作業者に危険が及ばないような状態にて塗料の吐出量の測定を行うことができる。
【００２３】以上、本発明の一実施形態について説明した。前述したように、本実施形態においては、ロボットアームの関節軸駆動用モータ１０を駆動制御するものと同一のＣＰＵ、モーションコントロール５、及びドライブユニット２にて、塗料の供給ポンプ用モータ１１を駆動制御し、塗装に必要なパラメータ及びデータをロボット制御装置１にて設定できるようにしている。これにより、塗料の供給ポンプ用モータ１１の動作の計算周期がロボットアームの関節軸駆動用モータ１０と同じになる。そのため、ロボットアームの動作（ロボットプログラムにおける各ステップの加速、減速、ステップ到達範囲、停止後の再起動処理等）に適した供給ポンプ用モータ１１の制御（供給ポンプ用モータ１１のＯＮ／ＯＦＦのタイミングや吐出量に関する制御）が可能となる。
【００２４】また、前述したように、本実施形態においては、吐出データ表３をロボット制御装置１内のメモリーに作成し、プログラムＮｏ．、塗装ガン１３の種類、塗装色に合った吐出量として吐出レベルを格納している。さらに、ロボットプログラムの各ステップに吐出レベル、吐出ＯＮ／ＯＦＦ、ディレイ時間を記録している。そのため、供給ポンプ用モータ１１に必要な設定は、全てロボット制御装置１における操作で可能となる。
【００２５】さらに、前述したように、本実施形態においては、供給ポンプ用モータ１１に関しては、速度制御と位置制御の選択を可能にしている。そのため、塗装ガン１３のタイプに応じて速度制御と位置制御の切換が可能であり、また、塗料吐出時以外のロボットアーム動作時におけるＣＰＵ内における演算処理の高速化も可能にしている。
【００２６】さらにまた、前述したように、本実施形態においては、塗装ガン１３から吐出される塗料の吐出量を測定する際には、ロボットアームの動作のみ非常停止状態とし、その一方、供給ポンプ用モータ１１は駆動させることを可能にしている。そのため、ロボットアームが不意に動作するなどして作業者に危険が及ぶことなく、作業者は塗装ガン１３から吐出される塗料の吐出量を測定することが可能になる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、ロボットアームの関節軸駆動用モータを制御する制御部と塗料等の供給ポンプ用モータを制御する制御部を一体化させたことにより、供給ポンプの応答性が向上し、ロボットプログラムと完全に同期した塗料等の吐出を行うことができるものとなった。また、制御部を一体化させたことにより、省配線、低コスト、省スペースが可能となった。さらに、制御部を一体化させたことにより、塗装等に関する諸データの変更が容易になった。
【００２８】塗料等の供給ポンプ用モータについては、位置制御と速度制御とを切換可能としたことにより、それぞれの制御に対応したガンの使用が可能になるとともに、塗料吐出時以外のロボットアーム動作時におけるロボット制御装置内のＣＰＵにおける演算処理の高速化も可能となった。
【００２９】ロボットアームの関節軸駆動用モータへの電源供給を遮断し、その一方、塗料等の供給ポンプ用モータへの電源供給は可能にしたので、塗料等の吐出量を作業者が測定する際にも対応できるものとなった。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１９７
【氏名又は名称】株式会社不二越
【住所又は居所】富山県富山市不二越本町一丁目１番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年１１月３０日（２００１．１１．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７９９７
【弁理士】
【氏名又は名称】河内 潤二
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１６４７８０（Ｐ２００３−１６４７８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年６月１０日（２００３．６．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３６５５８３（Ｐ２００１−３６５５８３） |
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