JP4168072B2

JP4168072B2 - ロボットシステム

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Publication number: JP4168072B2
Application number: JP2006344446A
Authority: JP
Inventors: 良樹橋本; 義幸久保
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: EP1935579A2; CN101204811A; US20080150467A1; JP2008155298A

Description

本発明は、異なるステーションの間に設けられた作業者用通路の上方を横切って異なるステーションの間でロボットを移動させる場合に作業者の安全を確保するようにしたロボットシステムに関する。

生産工場などでは、各加工工程を行うためのマシニングセンタなどの工作機械を設置したステーションや加工前又は加工後のワークを載置するためのパレットステーションなど複数のステーションが存在する。また、一般に、各ステーションには、ワークのローディングやアンローディングといったハンドリング作業をするためのロボットが設置される。このような生産システムでは、走行レールが設けられたガントリを複数のステーションの上方にまたがるように設置して、走行レールに沿って１台のロボットを移動させることにより、複数のステーション間で１台のロボットを共通して使用することがある。このように複数のステーション間で１台のロボットを共通して使用すれば、あるステーションで工作機械が加工を行っている間に、ロボットは他のステーションで作業を行うことができ、ロボットを効率的に利用できる点で有利である。また、ロボットがワークを把持したまま、各ステーションの間を移動することにより、ステーション間のワークの搬送を自動化することも可能になる。

上記のような生産システムでは、隣接するステーションの間に、資材の運搬や機械の保守のために、作業者が通るための通路が設けられることがある。この場合、通路の上方を通過するロボットによって、作業者に危険が及ばないように、安全を確保することが重要となる。具体的には、ロボットが、通路の上方で動作することがないように、安全に停止した状態を保証すること、および、ロボットが通路の上方を横切るときにロボットが作業者や周辺機器と接触することがないような姿勢をとることが要求される。

ロボットが通路の上方で動作しないことを保証するための一つの方法は、ロボットが通路の上方を横切る前にロボット動作用電力の供給を遮断し、ロボットの動作を安全に停止させてから通路の上方を横切らせることである。この場合、ロボットへの電力供給を遮断させる機能が故障などにより機能しなくなることを回避するために、電力供給を遮断させるための制御回路に対して非常に高い信頼性が要求され、例えば、ＪＩＳＢ９７０５−１：２０００に記載のカテゴリ４相当の信頼性が必要となる。この要求を満たす安全性を確保するためには、安全プログラマブルロジックコントローラ（以下、安全ＰＬＣと記載する）や安全リレー（強制ガイド式リレー）のような安全性が確保された部品を使用してロボットを停止させる回路を構成する必要がある。

図７はこのような従来技術の例（従来技術１）を示している。図７に示されている従来技術１では、ロボットに所望の動作をさせるための動作用モータ２００とロボットを走行路に沿って移動させるための移動用モータ２０２に電力を供給する電力ライン２０４上に、それぞれ、専用の非常停止回路２０６，２０８が接続されており、動作用モータ２００及び移動用モータ２０２を安全に停止させるときには、それぞれの非常停止回路２０６，２０８中の電磁接触器２１０，２１２を遮断することによりモータ２００．２０２への電力供給を遮断する。なお、この例では、安全性を確保するために各非常停止回路２０６，２０８において二つの電磁接触器が使用されており、これら二つの電磁接触器の開閉を安全リレー回路で制御している。

また、特許文献１には、作業者用通路などの作業者が装置の動作中に侵入することを禁じられた侵入禁止領域に侵入した作業者の安全を確保することを目的として、ロボットと、サーボモータによって駆動され、該ロボットと協働して作業を行う装置とを備えたロボットシステムにおいて、前記装置への作業者の接近又は装置に対する侵入禁止領域への作業者の侵入を検知する検知手段と、前記装置を駆動するサーボモータの動力供給を接続・遮断する遮断手段と、検知手段から作業者の接近又は侵入の通知を受けてロボットシステムを非常停止状態にする非常停止手段と、前記装置を駆動するサーボモータの動力供給の接続・遮断状態を監視し、動力供給が遮断されている場合、検知手段から非常停止手段への通知を無効にする無効手段とを備えるロボットシステムが開示されている（従来技術２）。

特開２００４−１２２２５８号公報

図７に示されている従来技術１では、ロボットが通路を通過する前に、ロボット停止信号に応じてロボットを動作させるための動作用モータへの電力供給のみを遮断し、移動用モータへの電力供給を継続させる。このため、万一、故障によって、ロボット停止信号が出力されない又はロボット停止信号に応じてロボットの動作を停止させることができないと、ロボットが動作可能な状態で通路内に侵入し、作業者の安全が損なわれる。したがって、ロボット停止信号を出力する回路又はロボットの動作を停止させる回路は、非常停止信号を出力する回路と同様に、高い信頼性が必要となり、ロボット停止信号を出力する回路及びロボットの動作を停止させる回路に安全ＰＬＣや安全リレーなど高価な機器を使用することが要求され、ロボットシステムのコストを増大させる。また、万一ロボットが動作可能な状態で通路内に侵入したときのために、ロボット自体（すなわち動作用モータ）のための非常停止装置に加えて、ロボット移動用モータのための非常停止装置も設ける必要が生じ、さらなるコストアップにつながる。

また、従来技術２は、作業者が装置や侵入禁止領域に近づいたときにのみ、装置の動力を遮断するものであり、ロボットや周辺機器の状態に関係なく、作業者が作業者用通路を往来できるロボットシステムが実現されることが望ましい。

よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消し、安価且つ簡単な構造により、ロボットや周辺機器の状態に関係なく、作業者がステーションの間に設けられた作業者用通路を安全に往来できるようにすることにある。

上記目的に鑑み、本発明は、複数のステーションにまたがって該複数のステーションの上方を延びる走行路と、動作用モータと移動用モータとを有し、該動作用モータによって所望の動作を行い且つ該移動用モータによって前記走行路に沿って水平移動するロボットとを備え、前記ロボットが、前記走行路に沿って、隣接するステーションの間に設けられた作業者用通路を横切って前記複数のステーションの間を移動するロボットシステムにおいて、一つのステーションから他のステーションへ前記ロボットを移動させるときに前記移動用モータへの電力供給を継続しながら前記動作用モータへの電力供給を遮断するロボット電力遮断装置と、前記動作用モータへの電力供給の遮断状態を監視する遮断状態監視装置と、前記動作用モータと前記移動用モータを非常停止させる非常停止装置とを備え、前記非常停止装置は、前記動作用モータへの電力供給が遮断されていないことが前記遮断状態監視装置によって検出されているときに前記ロボットが前記作業者用通路の上方の区間を含む前記走行路の予め定められた区間に侵入すると、前記移動用モータへの電力供給を遮断することにより前記移動用モータを非常停止させるように構成されたロボットシステムを提供する。

上記ロボットシステムでは、ロボットに所望の動作をさせるための動作用モータへの電力供給の遮断状態を遮断状態監視装置によって監視しており、動作用モータへの電力供給が遮断されていないときに作業者用通路に侵入すると、移動用モータへの電力供給を遮断し非常停止させるので、安全性は高いが高価な安全ＰＬＣや安全リレーなどを使用しなくても、ロボットが動作可能な状態で作業者用通路を横切ることを確実に防止することができる。また、作業者が作業者用通路に接近又は侵入したかにかかわらず、ロボットが動作可能な状態で作業者用通路に侵入することを防止するので、作業者の安全が確保される。

前記非常停止装置は、前記ロボットが前記予め定められた区間内に位置することを検出すると非常停止信号を出力するロボット位置検出装置と、非常停止信号に応じて前記動作用モータ及び前記移動用モータへの電力供給を遮断することにより前記動作用モータ及び前記移動用モータを停止させるシステム電力遮断装置と、前記ロボット電力遮断装置によって前記動作用モータへの電力供給が遮断されている間、前記ロボット位置検出装置から前記システム電力遮断装置への前記非常停止信号を無効にする非常停止信号無効化装置とを備えることが好ましい。非常停止装置がこのように構成されていれば、作業者用通路の上方の区間を含む走行路の予め定められた区間にロボットが侵入して非常停止信号が発せられた場合、動作用モータへの電力供給が実際に遮断されているときにのみ非常停止信号が無効化されて移動用モータへの電力供給が行われ、ロボットが作業者用通路を横切ることが許容される。一方、動作用モータへの電力供給が遮断されていないときには、非常停止信号が有効になって動作用モータ及び移動用モータへの電力供給が遮断されるので、ロボットは移動できなくなり、ロボットが動作可能な状態で作業者用通路に侵入することが防止される。したがって、制御装置等の故障によりロボット電力遮断装置に対して遮断指令が発せられない又はロボット電力遮断装置自体が故障して動作用モータへの電力供給を遮断できない場合でも、作業者の安全を確保することができる。

前記ロボットシステムは、前記ロボットが前記予め定められた区間を通過する間、前記ロボットを予め定められた安全姿勢に維持する安全姿勢維持装置と、前記ロボットが前記予め定められた区間を通過するときに前記ロボットが安全姿勢にあるか否かを検出するロボット姿勢検出装置とをさらに備え、前記ロボット姿勢検出装置は、前記ロボットが安全姿勢にないことを検出したとき、前記システム電力遮断装置に非常停止信号を出力することにより、前記動作用モータ及び前記移動用モータへの電力供給を遮断させることが好ましい。ロボットシステムをこのような構成にすれば、ロボットは、作業者に危害を与えない安全姿勢になっているときにのみ作業者用通路を通過できるようになり、作業者の安全性が高められる。

例えば、前記ロボット姿勢検出装置は、安全姿勢にない前記ロボットが前記作業者用通路を横切ったときに遮られるように前記作業者用通路に設置されたライトカーテンとすることができる。また、前記ロボット姿勢検出装置は、前記ロボットが前記予め定められた区間を通過するときに前記ロボットの各軸の角度情報から求められる前記ロボットの姿勢と予め記憶された安全姿勢とを比較し、前記ロボットの姿勢と前記予め記憶された安全姿勢とが異なると判定したときに前記システム電力遮断装置に非常停止信号を出力するようになっていてもよい。また、前記ロボットの姿勢と前記予め定められた安全姿勢との比較は、前記ロボットが前記予め定められた区間を通過するときに複数の処理装置によって独立に行われ、何れか一つの処理装置において前記ロボットの姿勢と前記予め記憶された安全姿勢とが異なると判定されたときに前記システム電力遮断装置に非常停止信号を出力するようになっていてもよい。

本発明によれば、動作用モータへの電力供給が遮断されていないときに作業者用通路に侵入しようとすると、移動用モータへの電力供給を遮断し非常停止させるので、高い安全性の高価な安全ＰＬＣや安全リレーなどを使用しなくても、ロボットが動作可能な状態で作業者用通路を横切ることを確実に防止することができる。また、作業者が作業者用通路に接近又は侵入したかにかかわらず、ロボットが動作可能な状態で作業者用通路に侵入することを防止するので、作業者の安全が確保される。

以下、図面を参照して本発明のロボットシステムの実施形態について説明する。
本発明によるロボットシステム１０では、第１のステーション１２及び第２のステーション１４を含む複数のステーションが設けられている。また、第１のステーション１２と第２のステーション１４の間には、資材の運搬や機械の保守のために作業者が通るための作業者用通路１６が設けられており、作業者用通路１６は、作業者の頭上を越える高さの安全柵１８によって各作業ステーション１２，１４から仕切られている。各作業ステーション１２，１４は、例えば、マシニングセンタなどの工作機械によるワークの加工を行う領域や加工前又は加工後のワークを載置するためのパレット配置領域などである。また、ステーション１２，１４の上方には、複数のステーションにまたがって延びるガントリ２０が設けられている。ガントリ２０にはその長手方向に沿って水平方向に延びる走行レールなどの走行路２２が設けられており、この走行路２２に沿ってロボット２４が移動できるようになっている。

ロボット２４は、ステーション１２，１４に設置された工作機械に対するワークのローディング（装着）やアンローディング（取り外し）、パレット上へのワークの載置などのハンドリング作業を行うことができるロボットアームなどによって構成される。また、ロボット２４には、ハンドリング作業などの所望の動作を行えるように各軸を駆動するための動作用モータ２６（図２を参照）に加えて、移動用モータ２８（図２を参照）が設けられており、この移動用モータ２８を作動させることにより走行路２２に沿ってロボット２４を移動させることができるようになっている。このように複数のステーション１２，１４にまたがって延びる走行路２２に沿ってロボット２４を移動させることができるので、ロボット２４がワークを把持した状態で異なるステーション１２，１４間を移動することにより、ステーション１２，１４間でワークを自動搬送することも可能になる。なお、ロボット２４の動作や移動は制御装置３０によって制御されている。

次に、図２を参照して、本発明のロボットシステム１０で使用される電源回路３２の実施形態を説明する。ロボット２４の動作用モータ２６及び移動用モータ２８には、一つの電源装置３４から延びる電力供給ライン３６が分岐点３８で分岐してそれぞれに接続されており、この電力供給ライン３６を通して電力が供給されている。図２では、電源装置３４として三相電源装置が使用されているので、電源装置３４と動作用モータ２６及び移動用モータ２８との間にはそれぞれ３本の電力供給ライン３６が延びている。電力供給ライン３６上には、分岐点３８の手前すなわち電源装置３４側に第１の電磁接触器４０が設けられ、さらに、分岐点３８と動作用モータ２６との間に第２の電磁接触器４２が設けられている。すなわち、第１の電磁接触器４０は、電源装置３４からロボット２４の動作用モータ２６及び移動用モータ２８への電力供給の遮断及び接続を制御することができるシステム電力遮断装置を構成し、第２の電磁接触器４２は電源装置３４からロボット２４の動作用モータ２６のみへの電力供給の遮断及び接続を制御できるロボット電力遮断装置を構成している。

また、走行路２２には、ロボット２４が作業者用通路１６の上方の区間を含む走行路２２の予め定められた区間に移動したことを検出するためのロボット位置検出装置４４が設けられている。ロボット位置検出装置４４は、例えば、図２に示されているように作業者用通路１６の上方の区間を含む走行路２２の予め定められた区間に設けられたドグ４４ａと、ロボット２４に設けられドグ４４ａに接触したときに接点４４ｃを開くようになっているリミットスイッチ４４ｂとにより構成され、ロボット２４が予め定められた区間を移動する間、リミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃを開いて動作信号回路４６の信号ラインを分断し、動作信号を遮断することで、ロボット２４が作業者用通路１６の上方の区間に到達したことを検出する。リミットスイッチ４４ｂは、ドグ４４ａによって強制的に接点４４ｃを機械的に開く構造のものであることが好ましい。

上記動作信号回路４６は、システム電力遮断装置である第１の電磁接触器４０に接続されており、ロボット位置検出装置４４によってロボット２４が走行路２２の予め定められた区間に到達したことが検出されると、第１の電磁接触器４０に対して動作信号を出力しなくなる。第１の電磁接触器４０は、動作信号回路４６から動作信号を受信しなくなると、接点４０ａを開いて電源装置３４から延びる電力供給ライン３６を分断し、その結果、ロボット２４の動作用モータ２６及び移動用モータ２８への電力供給を遮断して、ロボットシステム１０を非常停止させるようになっている。すなわち、動作信号回路４６から動作信号が出力されない状態は、非常停止信号が出力されている状態に相当する。図２に示されている実施形態では、ロボット２４が走行路２２の予め定められた区間に到達すると、ドグ４４ａでリミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃを開いて動作信号ラインを遮断する。その結果、動作信号が動作信号回路４６から第１の電磁接触器４０に到達しなくなり、これに応じて第１の電磁接触器４０の接点４０ａが開くようになっている。なお、図２に示されている実施形態では、一つの電磁接触器４０によってシステム電力遮断装置を構成しているが、ロボットシステム１０に要求される安全性のレベルに応じて、二つ以上の電磁接触器４０によってシステム電力遮断装置を構成してもよい。

第２の電磁接触器４２は、ロボット電力遮断指令に応じて主接点４２ａを開き、ロボット２４の動作用モータ２６への電力供給のみを遮断するように構成されている。ロボット電力遮断指令は、ロボット２４を一つのステーション１２，１４から他のステーション１４，１２へ移動させるときに、ロボットシステム１０全体を統括するシーケンサなどの制御装置３０から出力される。また、第２の電磁接触器４２は、主接点４２ａと別に、主接点４２ａと連動して動作する連動接点４２ｂを備えている。第２の電磁接触器４２の連動接点４２ｂは、第２の電磁接触器４２の遮断状態監視装置として使用されるものであり、第２の電磁接触器４２の主接点４２ａが開いてロボット２４の動作用モータ２６への電力供給を遮断しているとき、閉じた状態になり、主接点４２ａが閉じて動作用モータ２６への電力供給が可能なとき、開いた状態になるように構成されている。第２の電磁接触器４２としては、上記のように、連動接点４２ｂが閉じた状態であるときには主接点４２ａが開いた状態になることを内部構造によって保証しているものが使用される。このような特性を有した電磁接触器は一般的なものであり、安価に入手することができる。

第２の電磁接触器４２の連動接点４２ｂは、上述した動作信号回路４６においてリミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃと並列に接続されている。したがって、リミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃが開いた状態になっている場合でも、第２の電磁接触器４２の主接点４２ａが開いた状態になってときには、第２の電磁接触器４２の連動接点４２ｂが閉じた状態になっているときには、動作信号が第１の電磁接触器４０に到達する。すなわち、第２の電磁接触器４２の連動接点４２ｂは、第２の電磁接触器４２の主接点４２ａが開いた状態になってロボット２４の動作用モータ２６への電力供給を遮断している間、リミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃが開いたことによって生じる非常停止信号を無効化するように機能する。
このように、動作信号回路４６において、ロボット位置検出装置４４と、システム電力遮断装置（第１の電磁接触器４０）とは、非常停止装置を構成する。

ここで、上記の電源回路３２の動作について説明する。ロボット２４が一つのステーション１２又は１４にとどまっている場合など、制御装置３０からロボット電力遮断指令が出力されていないとき、第２の電磁接触器４２の主接点４２ａは閉じた状態になり、動作用モータ２６への電力供給が行われてロボット２４が動作可能になる。このとき、第２の電磁接触器４２の連動接点４２ｂは開いた状態になり、非常停止信号の無効化機能は働かない。この状態のときにロボット２４が走行路２２に沿って移動し作業者用通路１６の上方の区間又はこれを含む走行路の予め定められた区間（すなわち、ドグ４４ａが設けられた区間）に到達すると、ドグ４４ａによってリミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃが開かれて動作信号回路４６から動作信号が出力されなくなる、すなわち非常停止信号が発せられた状態になる。すると、第１の電磁接触器４０の接点４０ａが開いて電力供給ライン３６が分断され、その結果、動作用モータ２６及び移動用モータ２８への電力供給が遮断されて、ロボットシステム１０が非常停止状態になる。

一方、ロボット２４を一つのステーション１２又は１４から他のステーション１４又は１２に移動させる場合など、制御装置３０からロボット電力遮断指令が出力されているとき、第２の電磁接触器４２の主接点４２ａは開いた状態になり、動作用モータ２６への電力供給が遮断されてロボット２４は動作不能になる。このとき、第２の電磁接触器４２の連動接点４２ｂは閉じた状態になる。第２の電磁接触器４２の連動接点４２ｂは、動作信号回路４６においてリミットスイッチ４４ｂと並列に接続されているので、連動接点４２ｂが閉じている間は、リミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃが開かれても、動作信号回路４６から動作信号が出力される。したがって、ロボット電力遮断指令に応じて第２の電磁接触器４２が主接点４２ａを開き、動作用モータ２６への電力供給を遮断している間は、ロボット２４が作業者用通路１６の上方の区間又はこれを含む走行路２２の予め定められた区間に侵入してリミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃがドグ４４ａによって開かれても非常停止状態になることはないので、移動用モータ２８は作動することができ、ロボット２４は走行路２２に沿って作業者用通路１６を横切って移動することが許容される。

また、制御装置３０の故障等により、ロボット２４が一つのステーション１２又は１４から他のステーション１４又は１２に移動する準備としてロボット２４の動作を不能にするべくロボット２４の動作用モータ２６への電力供給を遮断すべきときに、ロボット電力遮断指令が制御装置３０から適正に出力されない場合には、第２の電磁接触器４２の主接点４２ａは閉じた状態のままになり、動作用モータ２６への電力供給の遮断は行われない。上述したように第２の電磁接触器４２としては、連動接点４２ｂが閉じた状態のときには主接点４２ａが開いた状態になっていることを保証しているものを使用しているので、第２の電磁接触器４２の主接点４２ａが閉じた状態のときには連動接点４２ｂは必ず開いた状態になっている。この状態のときにロボット２４が走行路２２に沿って移動し作業者用通路１６の上方の区間又はこれを含む走行路２２の予め定められた区間（すなわち、ドグ４４ａが設けられた区間）に到達すると、ドグ４４ａによってリミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃが開かれる。このとき、上述したように第２の電磁接触器４２の連動接点４２ｂは開いた状態になっているので、リミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃが開いた状態になると、動作信号回路４６から動作信号が出力されなくなる、すなわち非常停止信号が発せられた状態になる。すると、第１の電磁接触器４０の接点４０ａが開いて電力供給ライン３６が分断され、その結果、電源装置３４からロボット２４の動作用モータ２６及び移動用モータ２８への電力供給が遮断されて、動作用モータ２６及び移動用モータ２８が直ちに非常停止状態になる。したがって、制御装置３０が故障してロボット電力遮断指令が適正に出力されなくなっても作業者の安全が確保される。

制御装置３０の故障によりロボット電力遮断指令が出力されない場合だけでなく、第２の電磁接触器４２の主接点４２ａが溶着して閉じたままの状態になった場合にも、連動接点４２ｂは開いた状態になる。したがって、この場合にも、ロボット２４が走行路２２に沿って移動し作業者用通路１６の上方の区間又はこれを含む走行路２２の予め定められた区間（すなわち、ドグ４４ａが設けられた区間）に到達してドグ４４ａによってリミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃが開かれれば、動作信号回路４６から動作信号が出力されなくなり、ロボット２４の動作用モータ２６及び移動用モータ２８への電力供給が遮断されて、両者、すなわちロボットシステム１０が直ちに非常停止状態になる。よって、作業者の安全が確保される。

さらに、リミットスイッチ４４ｂとして、ドグ４４ａによって機械的に強制的に接点４４ｃを開く構造のものが使用されていれば、リミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃが溶着した場合でも、ドグ４４ａによる機械的な力で強制的に接点４４ｃが開いた状態になるので、安全性が確保される。また、このような機械的接点機構をもったスイッチは安価に入手することが可能であるので、コストを大きく増大させることもない。

このように、図２に示されている電源回路３２を用いれば、制御装置３０から出力されたロボット電力遮断指令に応じて第２の電磁接触器４２の主接点４２ａが開いた状態になってロボット２４が動作不能になった場合にのみ、ロボット２４は移動可能になって、作業者用通路１６の上方を横切ることが許容され、ロボット２４が動作可能な状態で作業者用通路１６の上方を横切ることが防止される。したがって、作業者用通路１６を通る作業者の安全が確保される。また、安全ＰＬＣや安全リレーなどの高価な部品を使用することなく、安価な部品だけで安全性が極めて高いロボットシステム１０の構築が可能になる。さらに、一つの非常停止装置がロボット２４の動作用モータ２６と移動用モータ２８の両方に共通して使用されているので、コストの低減に寄与する。

リミットスイッチ４４ｂの接点４４ｃと第２の電磁接触器４２の連動接点４２ｂとを並列に接続した動作信号回路４６と第１の電磁接触器４０との間には、さらに、ロボット２４が安全姿勢にないことを検出した場合に開かれ、ロボット２４が安全姿勢にあるときにのみ閉じた状態になるように、ロボット姿勢検出装置４８による検出結果に連動して開閉する接点５０が設けられていることが好ましい。ここで、安全姿勢とは、ロボット２４が作業者用通路１６の上方を横切るときに、作業者用通路１６を通る作業者の安全を確保するために必要な高さより下をロボット２４が通過しないようになった姿勢をいう。

このようなロボット姿勢検出装置４８（図１）とこれに連動する接点５０が設けられていれば、ロボット２４が安全姿勢にない状態で作業者用通路１６の上方を通過すると、動作信号回路４６上の接点５０が開かれて動作信号が遮断され、動作信号回路４６から第１の電磁接触器４０に動作信号が到達しなくなる。その結果、第１の電磁接触器４０は、接点４０ａを開いて、ロボット２４の動作用モータ２６及び移動用モータ２８への電力供給を遮断し、非常停止状態にさせる。したがって、ロボット２４が安全姿勢にない状態で作業者用通路１６の上方を横切ることが防止され、ロボット２４が作業者用通路１６の上方を通過するときにロボット２４が安全姿勢にあることが保証されるので、作業者用通路１６を通る作業者の安全性をさらに高めることが可能になる。

図１の実施形態では、ロボット２４が作業者用通路１６の上方を横切る領域において、作業ステーション１２又は１４と作業者用通路１６とを仕切る安全柵１８の上部に上縁に沿ってライトカーテン４８ａが設置されている。このように設置されたライトカーテン４８ａは、作業者用通路１６の作業者や安全柵１８に接触する危険性がある高さで作業者用通路１６の上方をロボット２４が通過すると、ロボット２４により遮られるので、ロボット２４が安全姿勢でないことを検出できる。一方、ライトカーテン４８ａが遮られないときには、ロボット２４が作業者用通路１６の作業者や安全柵１８に接触する危険性がある高さより上方を通過することになるので、安全姿勢にあると判断される。このようにして、図１のライトカーテン４８ａは、ロボット２４が安全姿勢にあるか否かを検出することができる。したがって、ライトカーテン４８ａが遮られていないときには対応する接点を閉じ且つライトカーテン４８ａが遮られたときに対応する接点５０を開くようにライトカーテン４８ａと対応する接点５０との関係が設定されていれば、図１のライトカーテン４８ａは上述したロボット姿勢検出装置４８として機能する。

次に、図３を参照して、図１に示されているロボットシステム１０のロボット２４がステーション１２，１４間を移動する手順を説明する。
ロボットシステム１０の制御装置３０は、一つのステーション１２又は１４から他のステーション１４又は１２に移動する前に、作業者や安全柵１８など他の機器との衝突を回避するために、ロボット２４に予め定められた安全姿勢（例えば、図１に示されているようにロボットアームの関節を深く折り曲げた姿勢）とらせる（ステップＳ１００）。次に、ロボット２４の動作用モータ２６への電力供給が遮断された状態でも、重力や移動時の振動などの外力によってロボット２４の姿勢が変化しないように、ロボット２４の各軸又は関節に機械的なブレーキをかける（ステップＳ１０２）。

次に、ロボットシステム１０の制御装置３０は、第２の電磁接触器４２にロボット電力遮断指令を発し、電源装置３４からロボット２４の動作用モータ２６への電力供給を遮断させ、ロボット２４を動作不能にした後（ステップＳ１０４）、ロボット２４の移動用モータ２８に移動命令を発してロボット２４を駆動させ、動作不能の状態で走行路２２に沿ってロボット２４を一つのステーション１２又は１４から他のステーション１４又は１２へ移動させる（ステップＳ１０６）。移動の際に、動作用モータ２６への電力供給が遮断されておらずロボット２４が動作可能な状態になっている又はロボット２４が安全姿勢になっていないことがロボット姿勢検出装置４８によって検出されたときには、上述したようにロボット２４の動作用モータ２６及び移動用モータ２８を非常停止させるので、作業者用通路１６の作業者の安全は確保される。

ロボット２４が次のステーション１４又は１２に到達すると、制御装置３０は、第２の電磁接触器４２に対するロボット電力遮断指令を解除して主接点４２ａを閉じさせ、電源装置３４から動作用モータ２６への電力供給を再開させる（ステップＳ１０８）と共に、ロボット２４の各軸又は関節の機械的なブレーキを解除して（ステップＳ１１０）、ロボット２４を動作可能な状態にさせ、ステーション１２，１４間におけるロボット２４の移動を完了させる。

図４は、図１のロボットシステム１０で使用される他の実施形態のロボット姿勢検出装置４８´を示している。本実施形態のロボット姿勢検出装置４８´は、ＣＰＵなどの処理装置５２と、これに接続された不揮発性メモリなどの記憶装置５４と、ロボット２４の各軸又は関節を駆動するための動作用モータ２６に取り付けられた位置検出器５６と、動作信号回路４６の接点５０を開閉するための非常停止信号出力回路５８とにより構成されている。制御装置３０は、ロボット２４の各軸の動作用モータ２６に取り付けられた位置検出器５６によって検出された角度情報に基づいてロボット２４の各軸の位置（角度）や速度を制御している。すなわち、各軸の動作用モータ２６に取り付けられた位置検出器５６によって検出された角度情報に基づいて、ロボット２４の姿勢を求めることができる。

記憶装置５４には、ロボット２４が安全姿勢になるときの各軸の角度情報が記憶されており、処理装置５２は、位置検出器５６からの現在の各軸の角度情報と記憶装置５４に記憶された安全姿勢時の各軸の角度情報とを比較し、両者の間の差異が予め定められた許容値の範囲内であるときには、ロボット２４が安全姿勢にあると判断し、許容値の範囲を越えているときには、ロボット２４が安全姿勢にないと判断する。そして、処理装置５２は、ロボット２４が安全姿勢にあると判断したときには、動作信号回路４６の対応する接点５０を閉じた状態のままにする。一方、ロボット２４が安全姿勢にないと判断したときには、非常停止信号出力回路５８により動作信号回路４６の対応する接点５０を開いて動作信号回路４６から動作信号が出力されない状態にして、第１の電磁接触器４０によって電源装置３４から動作用モータ２６及び移動用モータ２８への電力供給を遮断させ、ロボットシステム１０を非常停止状態にさせる。

図５は、図４に示されているロボット姿勢検出装置４８´と類似の他の実施形態のロボット姿勢検出装置４８″であり、ＣＰＵのような処理装置５２と、それに接続される記憶装置５４及び非常停止信号出力回路５８が、二組設けられている点において、図４に示されているロボット姿勢検出装置４８´と異なっている。二つの処理装置５２は、互いの動作状態を監視しており、他方の処理装置５２の異常を検出したときには、警告を行うと共に、非常停止信号出力回路５８を通して動作信号回路４６の接点５０を開き、ロボットシステム１０を非常停止させる。各処理装置５２における処理内容は図４に示されている処理装置５２と同様であるので、ここでは詳しく説明しない。

このように二つの処理装置５２によってロボット２４の姿勢を検出すれば、一方の処理装置２４が故障しても他の処理装置５２によってロボット２４が安全姿勢であるか否かが検出されるので、非常に信頼性の高い非常停止装置を構成することができる。また、各処理装置５２に接続される記憶装置５４が別個に設けられているので、より信頼性が高くなる利点も有する。なお、本実施形態において、処理装置５２と、それに接続される記憶装置５４及び非常停止信号出力回路５８とからなる組を３組以上設けることが可能であることはいうまでもない。

図４又は図５に示されているロボット姿勢検出装置４８´又は４８″を使用したロボットシステム１０おいてステーション１２，１４間でロボット２４を移動させるときには、ロボット２４を一つのステーション１２又は１４から移動させる前にロボット姿勢検出装置４８´又は４８″の動作を開始させ、ロボット２４を他のステーション１４又は１２へ移動させた後にロボット姿勢検出装置４８´又は４８″の動作を停止させればよい。これにより、ステーション１２又は１４内での作業中にロボット２４が安全姿勢にないとしてロボットシステム１０が非常停止されることが回避される。例えば、図６に示されているように、図３と同様の手順において、ロボット２４の各軸に機械的なブレーキをかけるステップ（ステップＳ１０２）の後に、ロボット姿勢検出装置４８又は４８″の動作を開始させ（ステップＳ１１２）、ステーション１２，１４間でロボット２４を移動させるステップ（ステップＳ１０６）の後に、ロボット姿勢検出装置４８´又は４８″の動作を終了させればよい（ステップＳ１１４）。図６における他の手順は図４に示されている手順と同じであるので、ここでは詳しく説明しない。

以上、図示されている実施形態に基づいて、本発明のロボットシステム１０を説明したが、本発明は図示される実施形態に限定されるものではない。例えば、図１に示されている実施形態では、ロボット２４が走行路２２の予め定められた区間内に位置することを検出するために、走行路２２の予め定められた区間にわたって延びるように設けられたドグ４４ａとリミットスイッチ４４ｂとが使用されているが、走行路２２の予め定められた区間の両端に、ドグ又はライトカーテンなどを設けて、当該区間の境界を通過したことを検出するようにしてもよい。

また、図１の実施形態では、ライトカーテン４８ａが安全柵１８の上縁に沿って設けられているが、安全柵１８の上縁に沿って設けられたライトカーテン４８ａに加えて、走行路２２の下方の作業者用通路１６にこれを横断する方向に別のライトカーテンを設置し、作業者が走行路２２の下方の作業者用通路１６に侵入したことを検出できるようにし、作業者の存在を検出した場合にロボット２４の動作用モータ２６及び移動用モータ２８を非常停止させるようにしてもよい。

本発明によるロボットシステムの実施形態の全体構成図である。図１のロボットシステムの電源回路の機能ブロック図である。図１の実施形態のロボットシステムのロボットがステーション間を移動する手順のフローチャートである。本発明のロボットシステムで使用され得るロボット姿勢検出装置の他の実施形態を示すブロック図である。本発明のロボットシステムで使用され得るロボット姿勢検出装置の別の実施形態を示すブロック図である。図４又は図５に示されているロボット姿勢検出装置を備えるロボットシステムのロボットがステーション間を移動する手順のフローチャートである。従来のロボットシステムの電源回路の構成図である。

符号の説明

１０ロボットシステム
１２第１のステーション
１４第２のステーション
１６作業者用通路
２２走行路
２４ロボット
２６動作用モータ
２８移動用モータ
３４電源装置
４０第１の電磁接触器
４０ａ接点
４２第２の電磁接触器
４２ａ主接点
４２ｂ連動接点
４４ロボット位置検出装置
４８ロボット姿勢検出装置

Claims

複数のステーションにまたがって該複数のステーションの上方を延びる走行路と、動作用モータと移動用モータとを有し、該動作用モータによって所望の動作を行い且つ該移動用モータによって前記走行路に沿って水平移動するロボットとを備え、前記ロボットが、前記走行路に沿って、隣接するステーションの間に設けられた作業者用通路を横切って前記複数のステーションの間を移動するロボットシステムにおいて、
一つのステーションから他のステーションへ前記ロボットを移動させるときに前記移動用モータへの電力供給を継続しながら前記動作用モータへの電力供給を遮断するロボット電力遮断装置と、
前記動作用モータへの電力供給の遮断状態を監視する遮断状態監視装置と、
前記動作用モータと前記移動用モータを非常停止させる非常停止装置と、
を備え、前記非常停止装置は、前記動作用モータへの電力供給が遮断されていないことが前記遮断状態監視装置によって検出されているときに前記ロボットが前記作業者用通路の上方の区間を含む前記走行路の予め定められた区間に侵入すると、前記移動用モータへの電力供給を遮断することにより前記移動用モータを非常停止させることを特徴としたロボットシステム。
前記非常停止装置は、前記ロボットが前記予め定められた区間内に位置することを検出すると非常停止信号を出力するロボット位置検出装置と、非常停止信号に応じて前記動作用モータ及び前記移動用モータへの電力供給を遮断することにより前記動作用モータ及び前記移動用モータを停止させるシステム電力遮断装置と、前記ロボット電力遮断装置によって前記動作用モータへの電力供給が遮断されている間、前記ロボット位置検出装置から前記システム電力遮断装置への前記非常停止信号を無効にする非常停止信号無効化装置とを備える、請求項１に記載のロボットシステム。
前記ロボットシステムは、前記ロボットが前記予め定められた区間を通過する間、前記ロボットを予め定められた安全姿勢に維持する安全姿勢維持装置と、前記ロボットが前記予め定められた区間を通過するときに前記ロボットが安全姿勢にあるか否かを検出するロボット姿勢検出装置とをさらに備え、前記ロボット姿勢検出装置は、前記ロボットが安全姿勢にないことを検出したとき、前記システム電力遮断装置に非常停止信号を出力することにより、前記動作用モータ及び前記移動用モータへの電力供給を遮断させる、請求項２に記載のロボットシステム。
前記ロボット姿勢検出装置は、安全姿勢にない前記ロボットが前記作業者用通路を横切ったときに遮られるように前記作業者用通路に設置されたライトカーテンである、請求項３に記載のロボットシステム。
前記ロボット姿勢検出装置は、前記ロボットが前記予め定められた区間を通過するときに前記ロボットの各軸の角度情報から求められる前記ロボットの姿勢と予め記憶された安全姿勢とを比較し、前記ロボットの姿勢と前記予め記憶された安全姿勢とが異なると判定したときに前記システム電力遮断装置に非常停止信号を出力する、請求項３に記載のロボットシステム。
前記ロボットの姿勢と前記予め定められた安全姿勢との比較は、前記ロボットが前記予め定められた区間を通過するときに複数の処理装置によって独立に行われ、何れか一つの処理装置において前記ロボットの姿勢と前記予め記憶された安全姿勢とが異なると判定されたときに前記システム電力遮断装置に非常停止信号を出力する、請求項５に記載のロボットシステム。