(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記制御部は、前記可動部を始動する制御信号を出力すると共に時間の計測を開始し、前記可動部を始動してから一定時間経過後に受信機を制御して前記電界強度を示す信号を取得し、取得した前記電界強度を示す信号が規定の値を超えていた場合に前記可動部の動作を停止することを特徴とする請求項1に記載の機械装置。
前記制御部は、動作を開始しない、または可動部を停止させる制御をしたときに、時刻、無線信号の受信の有無、電界強度を示す信号の値、を記録すること特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の機械装置。
【背景技術】
【0002】
従来から、各種工業製品を生産する製造ラインでは、効率化や作業の均一化等のために、自動制御で部品など物品の搬送や加工、工業製品の組立て等を行う自動機や組立てロボットなどの機械装置が導入されている。
【0003】
特許文献1では、
図4に示すように、機械装置902の状態を測定するロボットセンサ装置911において運動エネルギーを電力に変換する発電モジュール904を用いることでセンサ903及び無線回路906の電力供給を行う。またバッテリ905を併用することで生成される電力不足を補う。供給源を切り替える手段を持つことで電源の切り忘れや電力不足に対応することができ、安定的な供給や動作を実現することが可能となる。
【0004】
電源を発電モジュール904とし、信号出力を無線回路906と機械装置コントローラ901の間で無線により行うのでセンサ装置と機械装置コントローラを無配線で接続でき、機械装置が多回転の旋回動作を行う場合でも機械装置先端のセンサ情報を測定できる。
【0005】
電力は発電モジュール904から供給されるので、無線付きセンサ装置全体を小型軽量に構成することができる。また無配線にすることができるため、センサ装置の配置の自由度が向上し、多自由度で動き回るロボットのような機械でも必要部分に容易に取り付けることが可能となりセンサ信号を得ることができる機械装置の技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述した従来例では、信号出力を無線回路906と機械装置コントローラ901の間で無線により行うことは記載されているが、無線通信の場合、他の無線通信や電磁雑音などの妨害波により信号を受信できない場合がある。そのような妨害波によって通信が阻害された場合の誤動作について考慮されておらず、誤動作によって、機械装置や機械装置周辺の部品や製品などを損傷する虞がある、と言う課題があった。
【0008】
本発明は、上述した課題を解決するもので、誤動作を防止して安全を確保することができる機械装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この課題を解決するために、請求項1に記載の機械装置は、可動範囲の中で、起点と動作点との間で繰り返し動作を行う可動部と、前記可動部を動作させる動力源と、前記動力源を制御する制御部と、を有する機械装置において、前記可動部が近接したことを検出するセンサと、前記センサが前記可動部の近接を検出したときに、情報を無線信号で送信する送信機と、を有するセンサユニットと、前記制御部に接続され、前記センサユニットの前記送信機から送信される無線信号を受信すると共に、受信する周波数の電界強度を示す信号を出力する機能を備えた受信機と、を有し、前記センサユニットは、前記起点から前記動作点までの間で前記可動部が移動する経路の近傍に、少なくとも一箇所配置され、前記制御部は、受信した前記無線信号を基に前記動力源を制御し、前記制御部は、前記可動部を動作させる制御を行う前に前記電界強度を示す信号を取得し、取得した前記電界強度を示す信号が規定の値を超えていた場合に前記可動部の動作を開始しないことを特徴とする。
【0010】
また、請求項2に記載の機械装置は、前記制御部は、前記可動部を始動する制御信号を出力すると共に時間の計測を開始し、前記可動部を始動してから一定時間経過後に受信機を制御して前記電界強度を示す信号を取得し、取得した前記電界強度を示す信号が規定の値を超えていた場合に前記可動部の動作を停止することを特徴とする。
【0011】
また、請求項3に記載の機械装置は、前記制御部に接続された表示手段を更に有し、前記制御部は、前記可動部を始動する制御信号を出力すると共に時間の計測を開始し、前記可動部がセンサユニットに近接したことを示す信号を受信できずに、所定時間以上経過した場合には、可動部を停止すると共に、センサユニットからの無線信号が受信できなかったことを、表示手段に表示することを特徴とする。
【0012】
また、請求項4に記載の機械装置は、前記制御部は、動作を開始しない、または前記可動部を停止させる制御をしたときに、時刻、無線信号の受信の有無、電界強度を示す信号の値、を記録すること特徴とする。
【0013】
また、請求項5に記載の機械装置は、前記センサユニットに発電装置を備え、前記発電装置から、前記センサ及び前記送信機に電力が供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1の発明によれば、制御部は、可動部を動作させる制御を行う前に受信する周波数の電界強度を示す信号(以下、RSSIと記す)を取得し、取得したRSSIが規定の値を超えていた場合に可動部の動作を開始しないよう制御を行う。このため、電磁雑音などによって受信する周波数の電界強度が大きいことを示すRSSIが得られた場合、受信機が送信機から送信される無線信号を正しく受信することが難しいと判断し、機械装置を動作させないことができる。従って、誤動作を防止し安全を確保することができる機械装置を提供することができる。
【0015】
請求項2の発明によれば、制御部は、可動部を始動する制御信号を出力すると共に時間の計測を開始し、可動部を始動してから一定時間経過後に受信機を制御してRSSIを取得し、取得したRSSIが規定の値を超えていた場合に可動部の動作を停止する制御を行う。このため、可動部を始動した後、センサユニットから、無線信号が送信される直前に、RSSIを取得し、受信機が送信機から送信される無線信号を正しく受信することが難しくなったと判断される場合には、動作を停止することができる。従って、誤動作を防止し安全を確保することができる機械装置を提供することができる。
【0016】
請求項3の発明によれば、制御部は、可動部を始動する制御信号を出力すると共に時間の計測を開始し、可動部がセンサユニットに近接したことを示す信号を受信機が受信できずに所定時間以上経過した場合には、可動部を停止するよう制御する。このため、誤動作を防止し安全を確保することができる。また、センサユニットからの無線信号が受信できなかったことを、表示手段に表示するので、機械装置がセンサユニットから送信される無線信号を受信できなかったことを表示することを表示して知らせることができる。
【0017】
請求項4の発明によれば、制御部は、動作を開始しない、または可動部を停止させる制御をしたときに、時刻、無線信号の受信の有無、RSSIの値、を記録する。このため機械装置が、動作を開始しない、または可動部を停止させるなどの異常動作となった場合に記録された情報を読み出すことで、異常動作の原因解析をスムーズに行うための情報を提供することができる。
【0018】
請求項5の発明によれば、センサユニットに発電装置を備え、発電装置から、センサ及び送信機に電力が供給される。このため、機械装置周辺にセンサ及び送信器に電力を供給する配線を配置する必要がなく、電池のように定期的な交換等を行う必要がないので、機械装置周辺に人が立ち入る機会を減らすことができる。
【0019】
以上により、本発明によれば、誤動作を防止して安全を確保することができる機械装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
[第1実施形態]
以下に第1実施形態における機械装置100について説明する。
【0022】
まず始めに本実施形態における機械装置100の構成について
図1ないし
図3を用いて説明する。
図1は機械装置100の外観を示す模式図で、
図1(a)は、機械装置100が動作する前の状態である初期状態の例を示す図であり、
図1(b)は、機械装置100の可動部10が動作点まで動作した状態を示している。
図2は機械装置100の構成を示すブロック図である。
図3は機械装置100の動作を示すフローチャートである。
【0023】
機械装置100は、
図1に示すように、設置場所に固定される基部1と、基部1に取り付けられた可動部10を有している。基部1は台座1aと台座1aに固定して設置された支柱部1bとで構成されている。
【0024】
可動部10は、基部1の支柱部1bに連結され、支柱部1bとの連結部が可動軸として可動する第1の腕部2と、第1の腕部2に連結され、第1の腕部2との連結部を可動軸として可動する第2の腕部3と、第2の腕部3に連結される作業部4とで構成される。
【0025】
機械装置100が
図1(a)に示す初期状態のとき、可動部10及び可動部10を構成する第1の腕部2、第2の腕部3及び作業部4はそれぞれ起点の位置にいることとなるが、以下作業部4の起点を起点Pとして説明を進める。
【0026】
図1(b)に示すように、機械装置100の可動部10に備えられた作業部4は、起点Pから動作点P’までの間を軌跡P-P’を描いて移動する。
【0027】
すなわち、可動部10の作業部4は、動作を開始する前の位置である起点Pから、動作を行う位置である動作点P’までの間を可動範囲として移動する。従って、作業部4は起点Pから動作点P’までの間と、動作点P’から起点Pまでの間を交互に移動し、繰り返し動作を行う。また、可動部10には、永久磁石11が備えられている。
【0028】
また、機械装置100は
図2に示すように、可動部10と、動力源20と、制御部30と、を備え、センサユニット40と、受信機50と、表示手段60と、を有している。
【0029】
動力源20は、可動部10の作業部4を起点Pと動作点P’との間の移動及び、作業部4が動作点P’での動作を行うための動力を可動部10へ供給する。
【0030】
制御部30は、図示しない演算回路と、タイマと、メモリと、を有しており、動力源20を制御し、可動部10に供給される動力を制御することによって、可動部10の移動及び動作を制御する。
【0031】
センサユニット40は
図1(b)に示すように、可動部10の作業部4が起点Pから動作点P’までの間で、可動部10が移動する経路の近傍に、少なくとも一箇所配置される。
【0032】
センサユニット40は近接センサで、
図2に示すように、センサ41と、送信機42と、を備えている。センサ41は、コイル41aと整流回路41bとで発電装置を構成されており、センサユニット40に可動部10が近接することで、可動部10に備えられた永久磁石11がセンサ41のコイル41aに近づくことによって、コイル41aに電力が生じる。この電力が、整流回路41bを介して送信機42に供給され、送信機42は整流回路41bから電力が供給されている間、情報を無線信号で送信することによってセンサユニット40が近接センサとして動作する。
【0033】
送信機42が無線信号で送信する情報は、センサユニット40を識別するための符号(以下ID番号と記す)等、受信機50が受信した無線信号がセンサユニット40からの無線信号であることを制御部30が識別するためのデータを含んでいる。
【0034】
受信機50は、
図2に示すように制御部30に接続されており、センサユニット40の送信機42から送信される無線信号を受信する。また受信機50は、受信する周波数の電界強度を示す信号(RSSI)を出力する機能を有している。
【0035】
表示手段60は、
図2に示すように制御部30に接続されており、制御部30からの制御信号によって表示する内容を切換えて表示する。
【0036】
次に、機械装置100の動作について、
図1及び
図3を用いて説明する。
図3は、機械装置100の動作を説明するためのフローチャートで、制御部30の制御による機械装置100の動作を示している。
【0037】
機械装置100が動作を開始する前の状態である初期状態では、
図1(a)に示すように、可動部10の作業部4は起点Pに位置しており、制御部30は、動力源20を制御し、可動部10に動力が供給されない状態となっている。
【0038】
まず制御部30は、
図3に示すステップS1で受信機50が出力するRSSIを取得する。
【0039】
ステップS2で制御部30は、ステップS1で取得したRSSIとあらかじめ設定している規定の値と、の比較を行う。比較を行った結果、RSSIが規定の値より低い場合にはステップS3に移行し、RSSIが規定の値以上の場合にはステップS11へ移行する。尚このとき、可動部10はセンサユニット40には近接していないため、センサユニット40の送信機42は無線信号を送信していない。
【0040】
ステップS3で制御部30は、動力源20を制御して可動部10を始動すると共に、タイマに初期値をセットしてタイマによる時間計測を開始する。可動部10は始動されて起点から動作点P’に向かって移動を開始し、時間t1経過後にセンサユニット40に最も近接し、その後、時間t2経過後に動作点P’に到達するように駆動される。
【0041】
制御部30はステップS4で、タイマで計測された時間が、時間t1の直前となる、t1より10msec早い時間t3経過した後に受信機50を制御してRSSIを取得する。
【0042】
ステップS5で制御部30は、ステップS4で取得したRSSIとあらかじめ設定している規定の値と、の比較を行う。比較を行った結果、RSSIが規定の値より低い場合にはステップS6に移行し、RSSIが規定の値以上の場合にはステップS11へ移行する。
【0043】
制御部30はステップS6で、始動から時間t1経過後に受信機50を制御し、受信信号を取得する。
【0044】
ステップS7で制御部30は、受信機50から取得した受信信号が、センサユニット40の送信機42から送信された無線信号が正しく受信されていた場合はステップS8へ移行し、正しく受信されなかった場合はステップS11へ移行する。
【0045】
制御部30はステップS8で、動力源20を制御し、タイマで計測された時間が、時間t2となるとき可動部10が一端停止するよう制御する。この制御によって可動部10の作業部4は、
図1(b)に示すように動作点P’に到達して停止する。
【0046】
ステップS9で制御部30は、動作点P’で可動部10の作業部4が所定の動作を行うよう制御し動作点P’での可動部10の動作を完了する。ここでの所定の動作とは、例えば動作点P’で可動部10の作業部4が対象物を掴む、あるいは対象物を離す、対象物に対してネジの締結や、溶接等を行うなど、対象物の移動や搬送または加工等に関する一連の動作を行うことを示す。
【0047】
ステップS10で、制御部30は動力源20を、可動部10が起点へ移動し初期状態となるように制御し、動作を終了する。
【0048】
前述の通り、ステップS2またはステップS5でRSSIが規定の値以上と判定された場合及び、ステップS7で受信信号が正しく受信できなかった場合にはステップS11へ移行する。
【0049】
ステップS2またはステップS5でRSSIが規定の値以上と判定された場合、送信機42が送信していない状態のときに無線信号を受信する周波数が妨害電波等の電磁雑音で電界強度が高くなってしまっている状態と考えられる。このため、センサユニット40に備えられた送信機42が送信する無線信号を、受信機50が正しく受信できない可能性が高くなっている状態である。
【0050】
また、ステップS7で受信信号が正しく受信できなかった場合は以下のような場合が挙げられる。第1に、可動部10が所要時間でセンサユニット40に近接しない場合、第2に、可動部10の近接をセンサユニット40のセンサ41が検出できない場合、第3に、送信機42から無線信号が送信できない場合、第4に送信された無線信号が受信機50で受信できない場合等である。
【0051】
いずれの場合も可動部10がセンサユニット40に近接したことを検出することができない、またはできない可能性が高いため、制御部30はステップS11で、動力源20を制御し、可動部10を停止させる。そのため、ステップS2からステップS11に移行した場合には、可動部10は動作を開始しないこととなる。またステップS5から移行した場合には、可動部10が始動した後、センサユニット40に近接する途中で制動が掛かりセンサユニット40に近づいた状態で動作を停止する。ステップS7から移行した場合にはセンサユニット40に近接した後に制動が掛かり、動作点P’に達する前で動作を停止する。
【0052】
ステップS11で動作を停止した後、制御部30はステップS12で、センサユニット40からの無線信号が受信できなかったことを、表示手段60に表示するよう制御し、ステップS13へ移行する。
【0053】
ステップS13で制御部30は、可動部10を停止させる制御をした、時刻、無線信号の受信の有無、電界強度を示す信号の値、をメモリに記録し、動作を終了する。
【0054】
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
【0055】
本実施形態の機械装置100では、可動範囲の中で、起点Pと動作点P’との間で繰り返し動作を行う可動部10と、可動部10を動作させる動力源20と、動力源20を制御する制御部30と、を有すると共に、可動部10が近接したことを検出するセンサ41と、センサ41が可動部10の近接を検出したときに、情報を無線信号で送信する送信機42と、を有するセンサユニット40と、制御部30に接続され、センサユニット40の送信機42から送信される無線信号を受信すると共に、受信する周波数のRSSIを出力する機能を備えた受信機50を備え、センサユニット40は、起点Pから動作点P’までの間で可動部10が移動する経路の近傍に、少なくとも一箇所配置されると共に、制御部30は、受信した無線信号を基に動力源20を制御し、制御部30は、可動部10を動作させる制御を行う前に電界強度を示すRSSIを取得し、取得したRSSIが規定の値を超えていた場合に可動部10の動作を開始しないようにした。
【0056】
このため、電磁雑音などの妨害波によってRSSIが大きいために、受信機50がセンサユニット40の送信機42から送信される無線信号を受信することが難しいと判断される場合には、機械装置100を動作させないことで誤動作を防止し安全を確保することができる機械装置を提供することができる。
【0057】
また、制御部30は、可動部10を始動する制御信号を出力すると共に時間の計測を開始し、可動部10を始動してから一定時間経過後に受信機50を制御してRSSIを取得し、取得したRSSIが規定の値を超えていた場合に可動部10の動作を停止するようにした。
【0058】
このため、可動部10を始動すると共に時間の計測を開始し、一定時間経過後に可動部10がセンサユニット40に近接する直前にRSSIを取得することができる。これによって、可動部10を始動した後に、電磁雑音などによってRSSIが大きく、受信機50がセンサユニット40の送信機42から送信される無線信号を受信することが難くなったと判断される場合には、動作を停止することできる。従って誤動作を防止し安全を確保することができる機械装置を提供することができる。
【0059】
また、制御部30に接続された表示手段60を更に有し、制御部30は、可動部10を始動する制御信号を出力すると共に時間の計測を開始し、可動部10がセンサユニット40に近接したことを示す信号を受信できずに、所定時間以上経過した場合には、可動部10を停止すると共に、センサユニット40からの無線信号が受信できなかったことを、表示手段60に表示するようにした。
【0060】
このため、誤動作を防止し安全を確保することができると共に、機械装置100がセンサユニット40から送信される無線信号を受信できなかったことを表示して知らせることができる。
【0061】
また、制御部30は、動作を開始しない、または可動部10を停止させる制御をしたときに、時刻、無線信号の受信の有無、電界強度を示す信号の値、をメモリに記録するようにした。
【0062】
このため、機械装置100が、動作を開始しない、または可動部10を停止させるなどの異常動作となった場合に、記録された情報を読み出すことで異常動作の原因解析をスムーズに行うための情報を提供することができる。
【0063】
また、センサユニット40のセンサ41は、コイル41aと整流回路41bとで発電装置が構成され、発電装置から、送信機42に電力が供給されるようにした。
【0064】
このため、機械装置100の周辺にセンサ41及び送信機42に電力を供給する配線を配置する必要がなく、電池のように定期的な交換等を行う必要がないので、機械装置100の周辺に人が立ち入る機会を減らすことができる。
【0065】
以上説明したように、本実施形態の機械装置100によれば、誤動作を防止して安全を確保することができる機械装置を提供することができる。
【0066】
以上のように、本発明の実施形態に係る機械装置について具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【0067】
(1)本実施形態の機械装置100の表示手段60については特に詳細の説明を行わなかったが、電球や発光ダイオードなどの発光素子を点灯あるいは点滅させて表示しても良く、情報等を文字や画像を表示可能な液晶表示装置等を用いて構成しても良い。
【0068】
(2)本実施形態の機械装置100の動作について、
図3に示したフローチャートを用いて説明したが、動作が一定時間ごとに繰り返されるよう変形して実施しても良い。また動作説明で例示した時間等は、適用する機械装置に求められる条件等に合わせ、適宜変更して適用することができる。
【0069】
(3)本実施形態の機械装置100の動作で、異常動作時に、時刻、無線信号の受信の有無、電界強度を示す信号の値、をメモリに記録する例を示して説明を行ったが、記録した内容を液晶表示装置等の表示手段60に表示させるよう構成しても良い。