專利名稱：機器人系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機器人系統(tǒng)的緊急停止裝置及安全控制。
背景技術：
一直以來，在設置有產業(yè)用機器人的エ廠中，為了安全地控制包含機器人的生產線(機器人系統(tǒng))，在各處設置有緊急停止按鈕等緊急停止設備。另外，以安全護欄圍住機器人的動作區(qū)域，限制操作員的進入。例如，專利文獻I所記載的機器人系統(tǒng)中，在使用多個機器人的生產線上，利用旁路開關來個別控制安全護欄的門的聯(lián)鎖裝置。另外，在現(xiàn)有的機器人系統(tǒng)中，對包含機器人及周邊裝置的生產線整體進行控制的外部控制盤等上位裝置 會對安全護欄的聯(lián)鎖裝置、緊急停止裝置等安全設備的狀況進行確認，對系統(tǒng)的危險狀態(tài)進行判斷，另ー方面，基于上位裝置的控制和指令，各機器人的控制裝置對相應的各機器人進行制動控制。例如，專利文獻2所記載的機器人控制裝置包括多個接受各種緊急停止因素的緊急停止因素接收電路，根據基于來自該接收電路的信號的緊急停止指令裝置的緊急停止信號，制動裝置使機器人緊急停止。另外，提出有使用PLC(Programmable logic controller :可編程邏輯控制器)的機器人系統(tǒng)的控制。例如，對于專利文獻3所記載的機器人系統(tǒng)，在機器人控制裝置的外部包括PLC，利用通過多個發(fā)送接收機以數(shù)據通信纜線將PLC和機器人控制裝置與網絡相連接。另外，專利文獻4所記載的機器人控制裝置內置有控制其他機器人、搬運裝置等周邊裝置相關的程序的PLC。專利文獻I :日本專利特開平3-136790號公報專利文獻2 :日本專利特開昭63-318287號公報專利文獻3 :日本專利特開平8-11074號公報(說明書(0015))專利文獻4 :日本專利特開2003-228418號公報(說明圖(0016)、(0029)、圖I)

發(fā)明內容
然而，在產業(yè)用機器人的運用中，需要進行進入安全護欄的教導、維護操作，因此，存在中斷生產線的操作，降低生產效率的問題。在專利文獻I的機器人系統(tǒng)中，作為對策，在安全護欄的門的聯(lián)鎖中設置旁路開關，但是開關的切換十分繁瑣，另外還需要追加復雜的布線電路，因此，從操作方面和動作方面來看，安全的可靠性不足。另外，對于產業(yè)用的機器人的教導操作，是需要在將機器人切換到教導動作模式的基礎上，操作者帶著教導操作盤(也可稱為教導操作終端或教導懸架)并使安全護欄的門成為打開狀態(tài)，進入到機器人動作區(qū)域中來単獨使機器人進行動作。在這種情況下，在現(xiàn)有的機器人系統(tǒng)中，基于機器人動作模式切換信號、安全護欄的門的聯(lián)鎖信號等，外部控制盤的上位裝置將控制信號發(fā)送到周邊設備或機器人的控制裝置，從而對各周邊設備、機器人進行控制。因而，需要復雜的布線路徑的系統(tǒng)，從操作方面來看，安全的可靠性不足，上述復雜的布線路徑是指將來自與機器人的控制裝置相連接的教導操作盤的緊急停止開關、啟動開關、模式切換開關等的信號暫時發(fā)送至外部控制盤的上位裝置，將上位裝置的判斷結果的信號再次發(fā)送回機器人的控制裝置。另外，在文獻3及4的機器人控制裝置、系統(tǒng)中，利用PLC來提高控制機器人及周邊裝置的效率，但是，文獻3及4的機器人控制裝置、系統(tǒng)并未與聯(lián)鎖裝置、各緊急停止按鈕等安全關聯(lián)的設備裝置相連接，并未考慮在安全護欄內的機器人動作區(qū)域中進行操作的操作者的安全。本發(fā)明是鑒于上述問題完成的，其目的在于提供一種機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得教導操作中緊急停止裝置的模式切換變容易，并同時能可靠地提高機器人動作區(qū)域中進行教導操作的操作者的安全。另外，提供ー種機器人系統(tǒng)，在該機器人系統(tǒng)及控制裝置的安全電路、緊急停止電路中，カ圖排除復雜的布線路徑來減少布線，并防止斷線、錯誤布線等布線缺陷，獲得較高安全性、可靠性。為了解決上述問題，本發(fā)明提供以下技術方案。 (I)在機器人系統(tǒng)中，包括機器人本體；控制器，該控制器對上述機器人本體的動作進行控制；以及教導操作終端，該教導操作終端與上述控制器相連接，被輸入用于對上述機器人本體進行教導的教導數(shù)據，其特征在于，上述教導操作終端包括模式切換開關，該模式切換開關發(fā)出切換上述機器人本體的自動運轉模式和教導模式的信號；伺服導通開關，該伺服導通開關在教導模式中進行教導時，發(fā)出使上述機器人本體的伺服電動機的驅動電路有效的信號；緊急停止開關，該緊急停止開關發(fā)出與緊急停止命令相對應的緊急停止信號；以及啟動開關，該啟動開關根據開關操作狀態(tài)發(fā)出緊急停止信號，上述控制器包括對上述機器人本體的緊急停止進行控制的安全PLC，向上述安全PLC直接輸入來自上述模式切換開關、上述伺服導通開關、上述緊急停止開關、及上述啟動開關的信號。根據本發(fā)明，由于將來自教導操作終端的各開關(模式切換開關、伺服導通開關、緊急停止開關、啟動開關)的信號直接輸入安全PLC，因此，能容易且安全地在教導操作終端執(zhí)行進行教導操作所需的控制器的安全輸入的切換(屏蔽功能)，另外，對于教導操作時的緊急停止，能獲得較高的安全性、可靠性。另外，由于將來自模式切換開關、伺服導通開關、緊急停止開關、啟動開關的各開關的信號直接輸入安全PLC，因此，無需設置暫時與外部控制盤連接，并將其結果再次發(fā)送回機器人的控制器(現(xiàn)有的一般的控制裝置)的復雜布線路徑，能夠減少布線。此處，所謂安全PLC，是指主要與為了確保產業(yè)設備裝置等的安全的安全設備(緊急停止按鈕等緊急停止設備、門聯(lián)鎖開關等)相連接的、為了構成系統(tǒng)的安全系統(tǒng)電路(例如緊急停止電路)而專用的PLC (也稱為“安全控制器”)。S卩，安全PLC是滿足IEC61508(電氣/電子/可編程電子安全相關系統(tǒng)的功能安全)的SIL(Safety Integrity Level ;安全完整性等級)3的要求事項的高安全性的規(guī)格，可靠性非常高。安全PLC與緊急停止設備、聯(lián)鎖開關相連接，因此，系統(tǒng)的緊急停止電路的安全類別容易達到SIL4。此外，一般的PLC即使與緊急停止開關等相連接，也不能達到安全類別的SIL4。另外，所謂屏蔽功能是切換機器人系統(tǒng)的安全輸入的功能，是為了進行教導操作等而在必要的情況下，使機器人系統(tǒng)的特定部位的安全護欄的聯(lián)鎖開關、緊急停止設備部分無效的功能。(2) 一種機器人系統(tǒng),其特征值在于,包括安全設備,該安全設備發(fā)出使上述機器人本體進行緊急停止的緊急停止信號，向上述安全PLC直接輸入來自上述安全設備的信號。(3) 一種機器人系統(tǒng)，其特征在于，上述安全設備是與圍住設置于上位裝置的緊急停止設備及/或上述機器人本體的安全護欄的門的打開連動的聯(lián)鎖裝置。根據本發(fā)明，由于將來自機器人系統(tǒng)所具備的安全設備的緊急停止信號直接輸入安全PLC，因此，對于伴隨控制器的屏蔽功能的復雜的聯(lián)鎖電路的動作控制，能夠確保較高的安全性、可靠性。(4) 一種機器人系統(tǒng),其特征在于，向上述安全PLC直接輸入傳感器的熔敷信號，上述傳感器對斷開上述伺服電動機的驅動電流的伺服電源斷路用繼電器的熔敷進行檢測。根據本發(fā)明，由于能直接將熔敷檢測信號輸入到安全PLC，則能夠較好地保證機器人本體的緊急停止動作的安全性，可靠性。、如上所述，本發(fā)明的機器人系統(tǒng)在進行教導操作時容易切換緊急停止指令裝置的模式，并同時能力圖可靠地提高在機器人動作區(qū)域進行教導操作的操作者的安全。另外，機器人系統(tǒng)及控制裝置的安全電路、緊急停止電路中，カ圖排除復雜的布線路徑來減少布線，并防止斷線、錯誤布線等布線缺陷，獲得較高安全性、可靠性。


圖I是本發(fā)明的實施方式所涉及的機器人系統(tǒng)的結構圖。圖2是本發(fā)明的實施方式所涉及的機器人系統(tǒng)的外觀圖。圖3是示出本發(fā)明的實施方式所涉及的機器人系統(tǒng)的電結構的框圖。圖4是用于說明本發(fā)明的實施方式所涉及的安全PLC的輸入單元的圖。、
圖5是用于說明本發(fā)明的實施方式所涉及的安全PLC的輸出單元的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，對用于實施本發(fā)明的最佳方式進行說明。(機器人系統(tǒng)的結構)圖1(a)是示出本發(fā)明的實施方式所涉及的機器人本體的系統(tǒng)的結構的圖，圖I (b)是圖I (a)的教導操作終端400的側視圖。另外，圖2是表示包含本發(fā)明的實施方式所涉及的機器人的生產線(機器人系統(tǒng))的布局的一個例子的俯視圖。本實施方式所涉及的機器人系統(tǒng)中包括作為產業(yè)用機器人的機器人100、控制器200、上位裝置300、教導操作終端(教導懸架)400、安全護欄500、以及液晶顯示器的制造裝置550，各種裝置、器械之類由有線或無線進行電連接，或使用串行電纜進行電連接。機器人100是用于搬運作為エ件的液晶顯示器用玻璃基板10 (以下，稱為“基板10”)的產業(yè)用機器人。機器人100包括基臺11、旋轉單元12、支柱13、滑塊14(支撐手臂15的支撐構件)、以及兩根手臂15。另外，手臂15的前端具有手16。手16包括分叉部16a和手基座端部16b，分叉部16a上承載有基板10來進行搬運。旋轉單元12是設立有支柱13的基底構件，以可旋轉的方式配置在基臺11上，旋轉單元I 2繞Z軸旋轉，從而使機器人100旋轉，能改變其朝向。另外，旋轉單元12可利用未圖示的水平移動結構而沿圖中的Y軸方向移動到基臺11上。而且，滑塊14可在支柱13的側面沿上下方向進行滑動(能向圖的Z軸方向移動)。
兩根手臂15由未圖示的旋轉驅動源來使手16沿基板10的取出、提供方向移動。此時，手臂15的結構進行以下伸縮動作，即，在伸長手臂15的伸長位置和折疊狀態(tài)的收縮位置之間使手16沿單向進行直線移動。即，本實施方式中，沿圖中的X方向進行往返移動。而且，進行動作，將基板10收納到位于伸長位置的制造裝置550，或將基板10運出收縮位置。如上所述，機器人100是用于搬運基板10的搬運用機器人，特別是適用于將大型的玻璃基板10作為エ件進行搬運的大型機器人。玻璃基板10是例如ー邊大約為3米的大致正方形形狀，具有相當大的重量。因而，在緊急停止的情況下，可能會發(fā)生滑塊14下落或手臂15飛出等危險動作，在操作區(qū)域R中有操作者進入的情況下是非常危險的，需要可靠地對這些危險動作進行制動。此外，圖2的機器人100是比圖I的機器人100搬運更大的基板10的機器人，根據基板10的尺寸而將分叉部16a設為6個。另外，圖2的機器人100的旋轉單元12在旋轉直徑的設有支柱13的位置的相反ー側具有平衡器17，使旋轉時的重量均衡。 上述機器人100設置于由安全護欄500和液晶顯示器的制造裝置550圍住的位置(操作區(qū)域R)?？刂破?00利用串行電纜等有線方式與機器人100電連接，利用伺服電動機(未圖示)對向圖中的X軸、Y軸、Z軸及Θ軸各軸方向進行移動驅動的機器人100進行伺服控制。此外，控制器200在圖2中配置在安全護欄500內，但是也可配置在安全護欄的外側，能根據系統(tǒng)的需要來適當?shù)馗淖冊摬季帧Ａ硗?，在控制?00內設置有緊急停止開關205。關于控制器200的內部結構，將在后文中闡述。上位裝置300作為由多條道構成的生產線的中央控制部起作用。更具體而言，上位裝置300構成為控制包括機器人100及制造裝置550等周邊裝置的整個生產線(系統(tǒng))的外部控制盤，與控制器200電連接，配置在安全護欄500的外側。另外，上位裝置300還與制造裝置550等周邊裝置電連接，并包括緊急停止開關、以及其他各種控制開關(未圖示)。教導操作終端400用于向機器人100教導位置信息，利用串行電纜等有線與控制器200相連接。而且，本實施方式的教導操作終端400包括模式切換開關420、伺服導通開關421、緊急停止開關410、及啟動開關430，上述模式切換開關420發(fā)出切換機器人100的自動運行模式(遙控模式)和教導模式(教導模式)的信號，上述伺服導通開關42 I發(fā)出使機器人100的伺服電動機的驅動電路有效的信號，上述緊急停止開關410發(fā)出對應于緊急停止命令的緊急停止信號，上述啟動開關430根據開關操作狀態(tài)發(fā)出緊急停止信號。具體而言，如圖1(a)所示，在教導操作終端400的表面中央設置有IXD顯示器405作為輸出部。緊急停止開關410設置在！XD顯不器405的右上方。另外,模式切換開關420及伺服導通開關421設置于IXD顯示器405的右下方的開關群。另外，該開關群中包含切換其他動作模式的各種切換開關。另外，在LCD顯示器405的右方設置有多個按鍵(開關)415。上述按鍵415是用于教導而使機器人100從當前位置移動到規(guī)定的目標位置的開關，使向X軸、Y軸、Z軸、及Θ軸各軸方向移動的X軸緩行按鍵、Y軸緩行按鍵、Z軸緩行按鍵等。啟動開關430設置于教導操作終端400的背面?zhèn)确剑谄涓浇O置有操作者用于把持控制器400的把持部435 (參照圖I (b))。對于啟動開關430，是用于在操作者輕握時導通、在操作者松開或強握時斷開的避免危險的開關，為了能在操作者把持著把持部435進行操作吋，同時按下啟動開關430，而優(yōu)選將啟動開關與把持部435進行一體設置或將啟動開關430設置在把持部435附近，當然也可將啟動開關430安裝在教導操作終端的握持部背面等，存在被稱為服役開關的啟動開關430。此外，啟動開關430是使機器人控制器200的伺服導通、斷開，從而使機器人100緊急停止的開關。此外，上述各動作按鍵及動作模式切換開關等的配置是ー個例子，也能是不同于圖I所示的配置狀態(tài)、操作狀態(tài)(例如杠桿開關式等)。設置安全護欄500，用于確保操作者不會無意地進入機器人100的動作范圍內，從而確保操作者的安全。更具體而言，如圖2所示，作為周邊裝置，3臺液晶顯示器的制造裝置550設置在安全護欄500的四面中三面的部分開ロ的位置，以圍住機器人100。然后，利用安全護欄500和制造裝置550形成機器人100的操作區(qū)域R。此外，代替制造裝置550，也能配置用干與其他生產線相連接的傳送裝置或其連接裝置、對多塊基板10進行層疊載放以進行收納的基板盒裝置。另外，對安全護欄500設置開關門510，安裝能檢測開關門510的開關狀態(tài)的聯(lián)鎖裝置511。因此，構成以下系統(tǒng)即，在自動運作模式(遙控模式)下操作者打開安全護欄500的開關門510的情況下，聯(lián)鎖裝置511進行動作，機器人100緊急停止。而且，在各處設置有在危險情況或系統(tǒng)發(fā)生問題的情況下發(fā)出使機器人100、周邊裝置550緊急停止的緊急停止信號的緊急停止設備600。此外，緊急停止設備600可由例如緊急停止按鈕及與其相對應的雙重開關等構成。(機器人系統(tǒng)的電結構)圖3是示出本發(fā)明的實施方式所涉及的機器人系統(tǒng)的電結構的框圖。控制器200包括機器人控制器控制基板210、安全PLC220、以及熔敷檢測單元230，上述機器人控制器控制基板210處理機器人100的控制指令，安全PLC220控制機器人本體的緊急停止，熔敷檢測單元230檢測伺服電源斷路用繼電器的熔敷。機器人控制器控制基板210包括中央控制裝置CPU及R0M、RAM等存儲裝置。利用與基于存儲在存儲裝置中的機器人100的動作程序及用于動作的參數(shù)的各種坐標系的直線動作、旋轉動作、各軸動作相關的命令，來控制機器人100進行動作。此外，來自教導操作終端400的信號輸入用于改變并修正機器人100的動作程序及用于動作的參數(shù)。向安全PLC220輸入來自教導操作終端400的與安全相關的信號、以及來自上位裝置300的與安全相關的信號。所謂來自教導操作終端400的與安全相關的信號是指，由緊急停止開關410、啟動開關430、模式切換開關420、及伺服導通開關421發(fā)出的信號(圖中，按照上述順序依次為N2、N4、N5、NS)。另外，所謂來自上位裝置的與安全相關的信號是指，從緊急停止設備發(fā)出的信號NI、從聯(lián)鎖裝置發(fā)出的信號N3及維護信號N7。此外，將來自教導操作終端400的與安全無關的信號(例如，從各坐標系的直線動作按鍵、旋轉動作按鍵、各軸動作按鍵等發(fā)出的信號)直接輸入機器人控制器控制基板210。另外，從安全PLC220向上位裝置300發(fā)送對緊急停止設備、啟動開關的監(jiān)控結果 (圖中，按照上述順序為Y2、Y3)，從安全PLC220向機器人控制器控制基板210輸出安全PLC錯誤信號、安全PLC教導/遙控信號Υ4。另外，從機器人控制器控制基板210向安全PLC220輸出機器人系統(tǒng)錯誤信號Ν6。使用圖4說明其詳細情況。
圖4是用于說明本發(fā)明的實施方式所涉及的安全PLC的輸入單元的圖，圖5是用于說明本發(fā)明的實施方式所涉及的安全PLC的輸出單元的圖。向輸入單元輸入以下各種信號即，來自上位裝置300的緊急停止輸入NI、來自教導操作終端400的緊急停止輸入N2、來自上位裝置300的聯(lián)鎖信號N3、由教導操作終端400的啟動開關發(fā)出的緊急停止信號N4、由教導操作終端400的模式切換開關發(fā)出的模式信號N5、來自機器人控制器控制基板210的系統(tǒng)錯誤信號N6、來自上位裝置300的維護時的聯(lián)鎖信號N7、由教導操作終端400的伺服導通開關發(fā)出的伺服導通信號NS、及從熔敷檢測單元230發(fā)出的熔敷檢測信號N9。而且，可也向上位裝置300進行控制的周邊設備中的緊急停止設備600輸入與外部用繼電器的熔敷相關的檢測信號。從輸出單元輸出以下各種信號即，輸出到伺服電源斷路用繼電器的輸出信號Y1、輸出到上位裝置300的輸出信號(緊急停止設備的監(jiān)控信號Y2、啟動開關的監(jiān)控信號Y3)、輸出到機器人控制器控制基板2 10的輸出信號Y4 (教導/遠程讀取信號、安全PLC錯 誤信號)。另外，由于一般而言，安全PLC能容易地改變內部的安全邏輯運算，因此，能夠追加聯(lián)鎖電路的功能等，實現(xiàn)較高的靈活性。(其他實施方式)在本實施方式中，進行配置，使得兩個手16與兩根手臂15沿上下方向重疊。即，本實施方式的機器人100是雙臂型機器人。此外，機器人100也可是具有ー個手16和一根手臂15的單臂型機器人。而且，在本實施方式中，舉例示出了搬運玻璃基板作為エ件的雙臂型機器人，但是，也可以是搬運半導體晶片等的機器人。另外，本發(fā)明并不限于搬運基板的機器人系統(tǒng)，也能夠使用于其他形式用途的機器人或其他產業(yè)設備。附圖標記100機器人本體200控制器210機器人控制器控制基板220 安全 PLC300上位裝置400教導操作終端500安全護欄
權利要求
1.一種機器人系統(tǒng),包括 機器人本體； 控制器，該控制器對所述機器人本體的動作進行控制；以及 教導操作終端，該教導操作終端與所述控制器相連接，被輸入用于對所述機器人本體進行教導的教導數(shù)據， 該機器人系統(tǒng)的特征在于， 所述教導操作終端包括 模式切換開關，該模式切換開關發(fā)出切換所述機器人本體的自動運轉模式和教導模式的信號； 伺服導通開關，該伺服導通開關在教導模式中進行教導時，發(fā)出使所述機器人本體的伺服電動機的驅動電路有效的信號； 緊急停止開關，該緊急停止開關發(fā)出與緊急停止命令相對應的緊急停止信號；以及 啟動開關，該啟動開關根據開關操作狀態(tài)發(fā)出緊急停止信號， 所述機器人控制器包括對所述機器人本體的緊急停止進行控制的安全PLC， 向所述安全PLC直接輸入來自所述模式切換開關、所述伺服導通開關、所述緊急停止開關、及所述啟動開關的信號。
2.如權利要求I所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于， 包括安全設備，該安全設備發(fā)出使所述機器人本體緊急停止的緊急停止信號， 向所述安全PLC直接輸入來自所述安全設備的信號。
3.如權利要求2所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于， 所述安全設備是與圍住設置于上位裝置的緊急停止設備及/或所述機器人本體的安全護欄的門的打開連動的聯(lián)鎖裝置。
4.如權利要求I至3的任一項所述的機器人系統(tǒng)，其特征在于， 向所述安全PLC直接輸入傳感器的熔敷檢測信號，所述傳感器對斷開所述伺服電動機的驅動電流的伺服電源斷路用繼電器的熔敷進行檢測。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種機器人系統(tǒng)。在機器人控制器內部設置現(xiàn)有機器人控制器所不具備的安全PLC，并無需設置復雜的布線路徑就能減少布線，并實現(xiàn)較高的安全性、可靠性。控制器(200)包括機器人控制器控制基板(210)，該機器人控制器控制基板處理機器人(100)的控制指令；安全PLC(220)，該安全PLC對機器人本體的緊急停止進行控制；以及熔敷檢測單元(230)，該熔敷檢測單元對伺服電源斷路用繼電器的熔敷進行檢測，對安全PLC直接輸入來自教導操作終端(400)的與安全相關的信號(來自所述模式切換開關、所述伺服導通開關、所述緊急停止開關、及所述啟動開關的信號)。
文檔編號G05B19/05GK102666033SQ20108005296
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權日2009年10月21日
發(fā)明者永田宏明 申請人:日本電產三協(xié)株式會社