特許第6870314号(P6870314)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6870314
(24)【登録日】2021年4月19日
(45)【発行日】2021年5月12日
(54)【発明の名称】ロボット、駆動装置、及び印刷装置
(51)【国際特許分類】
   B25J 9/12 20060101AFI20210426BHJP
   G05B 19/414 20060101ALI20210426BHJP
   H02P 5/46 20060101ALI20210426BHJP
【FI】
   B25J9/12
   G05B19/414 N
   H02P5/46 A
【請求項の数】10
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2016-247508(P2016-247508)
(22)【出願日】2016年12月21日
(65)【公開番号】特開2018-99757(P2018-99757A)
(43)【公開日】2018年6月28日
【審査請求日】2019年9月17日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100116665
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 和昭
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(72)【発明者】
【氏名】前田 晃利
【審査官】 松浦 陽
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−076191(JP,A)
【文献】 特開2009−025879(JP,A)
【文献】 特開2000−020119(JP,A)
【文献】 特開2001−287181(JP,A)
【文献】 特開平09−200210(JP,A)
【文献】 特開2013−192012(JP,A)
【文献】 特開平08−156354(JP,A)
【文献】 特開2014−180100(JP,A)
【文献】 特開2001−310281(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B25J 1/00 − 21/02
G05B 19/18 − 19/416
H02P 5/46
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1アームと、
前記第1アームに対して回動可能に配置されている第2アームと、
第3アームと、
前記第3アームに対して回動可能に配置されている第4アームと、
前記第1アームに対して回動する駆動力を前記第2アームに伝達する第1駆動装置と、
前記第3アームに対して回動する駆動力を前記第4アームに伝達する第2駆動装置と、
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置を制御する制御部と、
を有し、
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記制御部に対してバス型と環状のデイジーチェーン型との両方で接続され、
前記制御部は、環状の前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第1駆動装置にIDを設定するコマンドを送信し、
前記第1駆動装置は、環状の前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記IDに変更する応答コマンドを前記第2駆動装置に送信し、
前記第2駆動装置は、環状の前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記応答コマンドを前記制御部に送信し、
前記制御部は、環状の前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第2駆動装置に前記第1駆動装置の前記IDとは異なるIDを設定するコマンドを送信することを特徴とするロボット。
【請求項2】
前記第2アームと前記第3アームとは、一体であることを特徴とする請求項1に記載のロボット。
【請求項3】
前記IDは、前記制御部の起動時に付与されることを特徴とする請求項に記載のロボット。
【請求項4】
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記IDが記録された記録部を有することを特徴とする請求項又はに記載のロボット。
【請求項5】
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記第2アーム及び前記第4アームの位置を検出するエンコーダーを有することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項6】
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記第2アーム及び前記第4アームを駆動するモーターと、前記モーターを制御するモーター制御部と、を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項7】
第1アームと、
前記第1アームに対して回動可能に配置されている第2アームと、
第3アームと、
前記第3アームに対して回動可能に配置されている第4アームと、
前記第1アームに対して回動する駆動力を前記第2アームに伝達する第1駆動装置と、
前記第3アームに対して回動する駆動力を前記第4アームに伝達する第2駆動装置と、
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置を制御する制御部と、
を有し、
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記制御部に対してバス型とデイジーチェーン型との両方で接続され、
前記制御部は、前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置毎に異なるIDを付与し、
前記制御部は、前記IDが付与された後に、前記バス型の接続を用いて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置に指示を指令し、
前記制御部は、前記IDが付与された後に、前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置から周期的な位置情報を取得することを特徴とするロボット。
【請求項8】
第1駆動装置と、
第2駆動装置と、
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置を制御する制御部と、
を有し、
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記制御部に対してバス型と環状のデイジーチェーン型との両方で接続され、
前記制御部は、環状の前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第1駆動装置にIDを設定するコマンドを送信し、
前記第1駆動装置は、環状の前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記IDに変更する応答コマンドを前記第2駆動装置に送信し、
前記第2駆動装置は、環状の前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記応答コマンドを前記制御部に送信し、
前記制御部は、環状の前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第2駆動装置に前記第1駆動装置とは異なるIDを設定するコマンドを送信することを特徴とする駆動装置。
【請求項9】
第1駆動装置と、
第2駆動装置と、
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置を制御する制御部と、
を有し、
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記制御部に対してバス型とデイジーチェーン型との両方で接続され、
前記制御部は、前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置毎に異なるIDを付与し、
前記制御部は、前記IDが付与された後に、前記バス型の接続を用いて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置に指示を指令し、
前記制御部は、前記IDが付与された後に、前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置から周期的な位置情報を取得することを特徴とする駆動装置。
【請求項10】
請求項8又は9に記載の駆動装置を有することを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボット、駆動装置、駆動装置の制御方法、及び印刷装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ロボットは、工具あるいは被工作物を所定の姿勢に制御して、被工作物の加工を行う。工具あるいは被工作物を所定の姿勢に制御するためには、姿勢制御に必要な軸(X軸、Y軸、Z軸、ピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸の中の少なくとも1つの軸)毎にモーター及びモーター制御部を備えるモーターユニットを設置し、ロボットコントローラーで各モーターユニットを総合的に制御することが必要となる。
【0003】
したがって、姿勢制御軸あるいは姿勢制御対象を増加する際には、モーターユニットを追加するだけでなく、モーターユニットとロボットコントローラーとの間の配線を追設することも必要となる。
【0004】
しかし、モーターユニットとロボットコントローラーとの配線の追設は、配線工事に時間と費用とを要するだけでなく、配線スペースを確保する必要があるという課題を有する。
【0005】
そこで、配線工事の時間及び費用、並びに配線スペースを削減するために、通信プロトコルとしてローカル・エリア・ネットワーク(LAN)の一種であるCAN(Controller Area Network)プロトコルを用いた電動機制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
一般的にCANプロトコルを採用した通信システムでは、一対の信号線が撚り合わされたツイストペア線が通信線として用いられ、各電子機器が差動信号による通信を行っている。また、一般的にCANプロトコルを採用した通信システムは、バス型のネットワークトポロジーを採用している。バス型のネットワークトポロジーにおいて各電子機器は、他の電子機器と共通して通信に用いる幹線から分岐する支線に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2005−137170号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1のようなCANプロトコルを用いた電動機制御装置は、CANプロトコルを介して各電子機器に接続することにより、配線工事の時間及び費用、並びに配線スペースの削減は可能であるものの、各モーターユニットのIDを予め設定する必要があることや、周期的に決められたデータ内容をやり取りしたい場合は送受信ラインが共通なためデータ量が半減してしまうというおそれがあった。また、ロボットの分野における通信システムでは、HMI(Human Machine interface)における操作情報の伝達に用いられる場合など即時性、確実性、及び安全性が求められる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【0010】
[適用例1]本適用例に係るロボットは、第1アームと、前記第1アームに対して回動可能に配置されている第2アームと、第3アームと、前記第3アームに対して回動可能に配置されている第4アームと、前記第1アームに対して回動する駆動力を前記第2アームに伝達する第1駆動装置と、前記第3アームに対して回動する駆動力を前記第4アームに伝達する第2駆動装置と、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置を制御する制御部と、を有し、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記制御部に対してバス型とデイジーチェーン型との両方で接続されていることを特徴とする。
【0011】
本適用例によれば、第1駆動装置、第2駆動装置、及び制御部の接続に、バス型とデイジーチェーン型との両方を採用することができる。これにより、第1駆動装置、第2駆動装置、及び制御部の同期性や周期性に優れた通信を実現することができる。その結果、二重安全化を図ることができる。
【0012】
[適用例2]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第2アームと前記第3アームとは、一体であることが好ましい。
【0013】
本適用例によれば、第2アームと第3アームとが一体であるので、多関節ロボットを実現することができる。
【0014】
[適用例3]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記制御部は、前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置に、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置を識別するための識別子である、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置毎に異なるIDを付与することが好ましい。
【0015】
本適用例によれば、デイジーチェーン型の接続を用いてIDを付与するので、バス型の接続より第1駆動装置及び第2駆動装置に多くの情報量を送ることができる。
【0016】
[適用例4]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記IDは、前記制御部の起動時に付与されることが好ましい。
【0017】
本適用例によれば、IDを制御部の起動時に付与するので、第1駆動装置及び第2駆動装置に用いる駆動装置を共通ユニットとして用いることができる。
【0018】
[適用例5]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記IDが記録された記録部を有することが好ましい。
【0019】
本適用例によれば、第1駆動装置及び第2駆動装置が記録部を有するので、記録部に記録されたIDを参照することができる。
【0020】
[適用例6]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、各前記第2アーム及び前記第4アームの位置を検出するエンコーダーを有することが好ましい。
【0021】
本適用例によれば、第1駆動装置及び第2駆動装置がエンコーダーを有するので、ロボットの状態を確実に検出することができる。
【0022】
[適用例7]上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、各前記第2アーム及び前記第4アームを駆動するモーターと、前記モーターを制御するモーター制御部と、を有することが好ましい。
【0023】
本適用例によれば、第1駆動装置及び第2駆動装置がモーターとモーター制御部とを有するので、ロボットの動作を確実に制御することができる。
【0024】
[適用例8]本適用例に係る駆動装置は、第1駆動装置と、第2駆動装置と、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置を制御する制御部と、を有し、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置は、前記制御部に対してバス型とデイジーチェーン型との両方で接続されていることを特徴とする。
【0025】
本適用例によれば、第1駆動装置、第2駆動装置、及び制御部の接続に、バス型とデイジーチェーン型との両方を採用することができる。これにより、第1駆動装置、第2駆動装置、及び制御部の同期性や周期性に優れた通信を実現することができる。その結果、メンテナンス性の向上及び二重安全化を図ることができる。
【0026】
[適用例9]本適用例に係る駆動装置の制御方法は、上記に記載の駆動装置の制御方法であって、前記デイジーチェーン型の接続を用いて、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置に、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置を識別するための識別子である、前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置毎に異なるIDを付与することを特徴とする。
【0027】
本適用例によれば、制御部は、バス型の接続より第1駆動装置及び第2駆動装置に多くの情報量を送ることができる。
【0028】
[適用例10]本適用例に係る印刷装置は、上記に記載の駆動装置を有することを特徴とする。
【0029】
本適用例によれば、上記に記載の駆動装置を有するので、メンテナンス性の向上及び二重安全化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
図1】本実施形態に係る駆動装置の構成を示す構成図。
図2】本実施形態に係る駆動装置を構成するRC及びMUの内部構成を示す構成図。
図3】本実施形態に係るMUの送受信制御部による受信処理の一例を示すフローチャート。
図4】本実施形態に係るRCからMUへ指示コマンドが送信される過程を示すシーケンス図。
図5】本実施形態に係る駆動装置を適用した垂直多関節(6軸)ロボットの外観斜視図。
図6】本実施形態に係る駆動装置を組み込んだ印刷装置を例示した斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。
【0032】
図1は、本実施形態に係る駆動装置の構成を示す構成図である。
本実施形態における駆動装置は、制御部としてのRC(ロボットコントローラー)1と、駆動装置としてのMU(モーターユニット)2a,2b,2c,2dと、各RC1及びMU2a,2b,2c,2d間を接続する通信線3a,3b,3c,3d,3e,3fと、を備えている。
【0033】
RC1は、MU2a,2b,2c,2dを制御する。MU2a,2b,2c,2dは、RC1に対してバス型とデイジーチェーン型との両方で接続されている。これによれば、バス型とデイジーチェーン型とのハイブリットなネットワークを構築することで互いの利点を生かすことができる。
【0034】
RC1及びMU2a,2b,2c,2dは夫々、2つの接続部を有して構成される。RC1は、2つの接続部11,12で異なる通信線3a、通信線3e、及び通信線3fに接続している。RC1は、1つの接続部11でデイジーチェーン型に接続している。RC1は、1つの接続部12でバス型に接続している。
【0035】
MU2aは、2つの接続部21a,22aで異なる通信線3a、通信線3b、及び通信線3fに接続している。MU2aは、1つの接続部21aでデイジーチェーン型に接続している。MU2aは、1つの接続部22aでバス型に接続している。
【0036】
MU2bは、2つの接続部21b,22bで異なる通信線3b、通信線3c、及び通信線3fに接続している。MU2bは、1つの接続部21bでデイジーチェーン型に接続している。MU2bは、1つの接続部22bでバス型に接続している。
【0037】
MU2cは、2つの接続部21c,22cで異なる通信線3c、通信線3d、及び通信線3fに接続している。MU2cは、1つの接続部21cでデイジーチェーン型に接続している。MU2cは、1つの接続部22cでバス型に接続している。
【0038】
MU2dは、2つの接続部21d,22dで異なる通信線3d、通信線3e、及び通信線3fに接続している。MU2dは、1つの接続部21dでデイジーチェーン型に接続している。MU2dは、1つの接続部22dでバス型に接続している。
【0039】
そして、MU2aは接続部21aにより、RC1と通信線3aを介して通信を行うと共に、MU2bとも通信線3bを介して通信を行う。なお、通信線3a及び通信線3bを介した通信は、RS−485プロトコルで行う。また、MU2aは接続部22aにより、RC1、MU2b、MU2c、及びMU2dと通信線3fを介して通信を行う。なお、通信線3fを介した通信は、CANプロトコルで行う。
【0040】
同様に、RC1は接続部11により、MU2a及びMU2dと夫々通信線3a及び通信線3eを介して通信を行う。また、RC1は接続部12により、MU2a、MU2b、MU2c、及びMU2dと通信線3fを介して通信を行う。
【0041】
MU2bは接続部21bにより、MU2a及びMU2cと夫々通信線3b及び通信線3cを介して通信を行う。また、MU2bは接続部22bにより、RC1、MU2a、MU2c、及びMU2dと通信線3fを介して通信を行う。
【0042】
MU2cは接続部21cにより、MU2b及びMU2dと夫々通信線3c及び通信線3dを介して通信を行う。また、MU2cは接続部22cにより、RC1、MU2a、MU2b、及びMU2dと通信線3fを介して通信を行う。
【0043】
MU2dは接続部21dにより、MU2c及びRC1と夫々通信線3d及び通信線3eを介して通信を行う。また、MU2dは接続部22dにより、RC1、MU2a、MU2b、及びMU2cと通信線3fを介して通信を行う。
【0044】
図1に示すように、RC1から、MU2a、MU2b、MU2c、及びMU2dの順でデイジーチェーン型に接続した上で、最後のMU2dはRC1とも接続してリング型の接続としている。1本の通信線にRC1と複数のMU2a,2b,2c,2dとが全てバス型に接続される構成よりも、図1のような構成とすることにより、データの送信が衝突することもなく通信効率を向上させることもでき、かつ各通信線で同時的に通信が可能であるから結果的に、システム全体の通信速度も高速化することが可能である。
【0045】
バス型は、マルチマスターの構成がとりやすく、イベントドリブン型なため応答リアルタイム性や各ノードの応答同期性が優れている利点があるが、デメリットとして各ノードIDを予め設定する必要があることや、周期的に決められたデータ内容をやり取りしたい場合は送受信ラインが共通なためデータ量が半減してしまう。
【0046】
図2は、本実施形態の駆動装置を構成するRC1及びMU2aの内部構成を示す構成図である。MU2b,2c,2dの内部構成は、MU2aの内部構成と同様であるので図示及び詳細な説明を省略する。
【0047】
RC1は、各通信線3a,3e,3fを介したデータの送受信を制御する送受信制御部10と、2つの接続部11,12と、を備えている。
【0048】
送受信制御部10は、図示しない構成部から与えられるデータを受け付け、2つの異なる接続部11,12のいずれで送受信すべきか否かの判断を行う。送受信制御部10は、予め上述のような処理を行うようにハードウェア的に構成される。なお、マイクロコンピューターを用いてソフトウェア的に処理を行うように構成されてもよい。
【0049】
RC1が有する一方の接続部11は、第1送受信部111と、第1トランシーバー113と、を備えている。他方の接続部12も同様に、第2送受信部121と、第2トランシーバー123と、を備えている。
【0050】
接続部11,12は、いずれも第1送受信部111及び第2送受信部121で送受信制御部10に接続されている。接続部11はRS−485プロトコルによる通信を実現する。接続部12はCANプロトコルによる通信を実現する。第1送受信部111は、送受信制御部10から、通信線3aへ送信すべく第1トランシーバー113へ与えるデータ信号を受け付け、第1トランシーバー113が通信線3eから受信したデータ信号を送受信制御部10へ受け渡す。
【0051】
そして第1送受信部111は、受け付けた送信すべきデータ信号をRS−485プロトコルに適した信号として第1トランシーバー113へ与えるように出力する送信用端子Txを有する。
【0052】
また、第1送受信部111は、第1トランシーバー113が受信した信号を入力する受信用端子Rxを有し、受信した信号を送受信制御部10へ受け渡す。接続部12の第2送受信部121も、第2トランシーバー123を介して同様の構成で接続される。
【0053】
そして第2送受信部121は、受け付けた送信すべきデータ信号をCANプロトコルに適した信号として第2トランシーバー123へ与えるように出力する送信用端子Txを有する。
【0054】
第1トランシーバー113及び第2トランシーバー123は夫々、CANプロトコルあるいはRS−485プロトコルに基づき通信線3f、通信線3e、及び通信線3aにおける信号の送受信を物理層で実現する。第1トランシーバー113及び第2トランシーバー123はいずれも、送信用端子Tx及び受信用端子Rxを有し、送信用端子Txで送信すべきデータを表す信号を入力し、通信線3e又は通信線3fから受信した信号を受信用端子Rxから出力する。
【0055】
MU2aは、RC1の内部構成と同様に、送受信制御部20aと、2つの接続部21a,22aと、を備えている。
【0056】
送受信制御部20aは、2つの接続部21a,22aの一方から受信したデータ信号を他方から送信すべきか否かの判断を行う。また、一方から自身あてのデータ信号を受信した場合に当該データを図示しない自身の他の構成部へ与える処理を行う。更に、自身の図示しない構成部から与えられるデータを受け付けて2つの異なる接続部21a,22aのいずれかから送信させる処理を行う。送受信制御部20aは、予め上述のような処理を行うようにハードウェア的に構成されてもよいし、マイクロコンピューターを用いてソフトウェア的に処理を行うように構成されてもよい。
【0057】
RC1は、デイジーチェーン型の接続を用いて、MU2a,2b,2c,2dに、MU2a,2b,2c,2dを識別するための識別子である、MU2a,2b,2c,2d毎に異なるIDを付与してもよい。これによれば、デイジーチェーン型の接続を用いてIDを付与するので、バス型の接続よりMU2a,2b,2c,2dに多くの情報量を送ることができる。
【0058】
IDは、RC1の起動時に付与されてもよい。これによれば、IDをRC1の起動時に付与するので、MU2a,2b,2c,2dに用いる駆動装置を共通ユニットとして用いることができる。
【0059】
MU2aは、IDが記録された記録部9aを備えてもよい。これによれば、MU2aが記録部9aを有するので、送受信制御部20aは記録部9aに記録されたIDを参照することができる。例えば、RC1が起動するたびに各MU2a,2b,2c,2dにIDを設定するが、RS−485プロトコルを使って根元のMU2aから順々にIDを設定すると、通信に遅延が発生する(根元MU2aと先端MU2dとでは命令到達時間に差が出ている)。初回のみ各MU2a,2b,2c,2dの記録部9aにIDを書き込み、以降、これを参照用として用いることで、通信の遅延の発生を抑えることができる。
【0060】
MU2aが有する2つの接続部21a,22aは、RC1が有する接続部11,12と同様に構成されるので対応する符号を付して詳細な説明を省略する。MU2aは、接続部21aにより通信線3aを介してRC1からデータを受信し、通信線3bを介してMU2bへデータを送信する。MU2aは、接続部22aにより通信線3fを介してRC1及び各MU2b,2c,2dとデータを送受信する。
【0061】
本実施形態では上述のように、RC1及び各MU2a,2b,2c,2dは、CANプロトコルあるいはRS−485プロトコルに基づき送受信を行う。
【0062】
図3は、本実施形態に係るMU2a,2b,2c,2dの送受信制御部による受信処理の一例を示すフローチャートである。
先ず、ステップS10において、RC1は、MU2a,2b,2c,2dのIDを初期化する。RC1及び各MU2a,2b,2c,2dは、通信線3a,3b,3c,3d,3eを介したRS−485プロトコルによる通信を行う。
【0063】
次に、ステップS20において、RC1は、MU2a,2b,2c,2dのパラメーターを初期化する。RC1及び各MU2a,2b,2c,2dは、通信線3a,3b,3c,3d,3eを介したRS−485プロトコルによる通信を行う。
【0064】
次に、ステップS30において、RC1は、MU2a,2b,2c,2dに指令(位置、速度等)を行う。RC1及び各MU2a,2b,2c,2dは、通信線3fを介したCANプロトコルによる通信を行う。
【0065】
次に、ステップS40において、RC1は、MU2a,2b,2c,2dのデータの取得を行う。RC1及び各MU2a,2b,2c,2dは、通信線3a,3b,3c,3d,3eを介したRS−485プロトコルによる通信、あるいは通信線3fを介したCANプロトコルによる通信を行う。
【0066】
次に、ステップS50において、RC1は、MU2a,2b,2c,2dの状態確認を行う。RC1及び各MU2a,2b,2c,2dは、通信線3fを介したCANプロトコルによる通信を行う。そして、終了する。
【0067】
ここで、MU2a,2b,2c,2dのIDの初期化について説明する。
図4は、本実施形態に係るRC1から各MU2a,2b,2c,2dへ指示コマンドとして「IDがFFに対しIDを0に変更する」コマンドが送信される過程を示すシーケンス図である。上記に記載の駆動装置の制御方法であって、RC1は、デイジーチェーン型の接続を用いて、MU2a,2b,2c,2dに、MU2a,2b,2c,2dを識別するための識別子である、MU2a,2b,2c,2d毎に異なるIDを付与する。
【0068】
RC1が、基点として認識している接続部12から「IDがFFに対しIDを0に変更する」コマンドを送信すると、まず接続部12が接続している通信線3aに同様に接続しているMU2aの接続部21aで「IDがFFに対しIDを0に変更する」コマンドを受信する。MU2aは、IDがFFの制御機器としてIDを0に変更すると共に、受信中の「IDがFFに対しIDを0に変更する」コマンドに対する応答コマンドを接続部21aから通信線3bへ送信する。
【0069】
応答コマンドは、MU2aから通信線3bを介してMU2bへ、MU2bから通信線3cを介してMU2cへ、MU2cから通信線3dを介してMU2dへ逐次同時的に送信される。
【0070】
MU2dは、接続部21dから応答コマンドを受信している場合、他のMU2a,2b,2c同様に、接続部21dから応答コマンドを送信する。接続部22dは、通信線3eを介してRC1の接続部11と接続しており、システム全体での接続は環状である。RC1の送受信制御部10は、自身が基点の接続部11から送信した「IDがFFに対しIDを0に変更する」コマンドに対する応答コマンドを、接続部11で受信した場合、駆動装置全体での接続が環状であり、データが正常に各MU2a,2b,2c,2dへ到達することを認識する。このように、各MU2a,2b,2c,2dが応答コマンドを受信した場合には逐次、他方の接続部22a,22b,22c,22dから転送することにより、RC1はもしも、応答コマンドあるいは指示コマンドを接続部11から受信できないときは、いずれかのMU2a,2b,2c,2dで通信に異常が発生していると認識することができる。
【0071】
次に、RC1は、接続部12から「IDがFFに対しIDを1に変更する」コマンドを送信すると、まず接続部12が接続している通信線3aに同様に接続しているMU2aの接続部21aで「IDがFFに対しIDを1に変更する」コマンドを受信する。MU2aは、IDがFFの制御機器ではないので、受信中の「IDがFFに対しIDを1に変更する」コマンドを接続部21aから通信線3bへ送信する。MU2bは、IDがFFの制御機器としてIDを1に変更すると共に、受信中の「IDがFFに対しIDを1に変更する」コマンドに対する応答コマンドを接続部21bから通信線3cへ送信する。
【0072】
応答コマンドは、MU2bから通信線3cを介してMU2cへ、MU2cから通信線3dを介してMU2dへ、MU2dから通信線3eを介してRC1へ逐次同時的に送信される。そして、各MU2a,2b,2c,2dのIDが設定される。
【0073】
本実施形態によれば、RC1は、バス型の接続よりMU2a,2b,2c,2dに多くの情報量を送ることができる。
【0074】
以後、RC1及び各MU2a,2b,2c,2dは、2つの接続部を夫々区別し、基本的に受信したCANプロトコルあるいはRS−485プロトコルについて通信する。具体的には、MU2aは、RC1側(上流側)の接続部21aから受信したヘッダーのIDが自身に対応する場合に、当該ヘッダーに続けてレスポンスを接続部22aから送信する。他のMU2b,2c,2dでも同様である。
【0075】
初期化後のバス型通信の使用において、以下の内容を、RC1は各MU2a,2b,2c,2dに発信してもよい。例えば、エンコーダー5aやモーター制御部4aに対して、位置情報の同期ラッチ命令、現在状態の通知(エラー通知等)、及びモーター制御部4aに対して、同期制御開始や停止命令等である。
【0076】
また、初期化後のデイジーチェーン型の接続を用いて、以下の内容を、RC1は各MU2a,2b,2c,2dにバケツリレーでデータを発信してもよい。例えば、エンコーダー5aやモーター制御部4aに対して、周期的な位置情報の取得、周期的な制御情報のやり取り等である。デイジーチェーン型の接続はID設定だけでなく、情報通信に用いてもよい。これにより、バス型の接続より多くの情報量を送ることができる。
【0077】
<ロボット>
図5は、本実施形態に係る駆動装置を適用した垂直多関節(6軸)ロボットの外観斜視図である。
次に、上述した駆動装置を適用したロボットについて説明する。なお、ロボットの一例として、以下に、垂直多関節ロボット(6軸)を示すが、ロボットとしてはこれらに限定されず、双腕ロボット、その他の多軸ロボットであってもよい。なお、ロボット8の説明では、上述したMU2aの内部構成と同様であるMU2e,2fを追加して説明する。
【0078】
駆動装置は、第1アームとしてのアーム82と、アーム82に対して回動可能に配置されている第2アームとしてのアーム83と、第3アームとしてのアーム84と、アーム84に対して回動可能に配置されている第4アームとしてのアーム85と、を備えるロボットの駆動装置である。
【0079】
駆動装置は、基台81に対して回動する駆動力をアーム82に伝達するMU2aと、アーム82に対して回動する駆動力をアーム83に伝達する第1駆動装置としてのMU2bと、アーム83に対して回動する駆動力をアーム84に伝達するMU2cと、アーム84に対して回動する駆動力をアーム85に伝達する第2駆動装置としてのMU2dと、アーム85に対して回動する駆動力を各支持リング861、リスト本体862に伝達するMU2e、MU2fと、MU2a,2b,2c,2d,2e,2fを制御する制御部としてのRC1と、を備えている。
【0080】
MU2a,2b,2c,2d,2e,2fは、RC1によって、制御されている。MU2a,2b,2c,2d,2e,2fは、RC1に対してバス型とデイジーチェーン型との両方で接続されている。
【0081】
MU2a,2b,2c,2d,2e,2fは、各駆動部を駆動するモーター6a,6b,6c,6d,6e,6fと、モーター6a,6b,6c,6d,6e,6fを制御するモーター制御部4a,4b,4c,4d,4e,4fと、を備えている。これによれば、MU2a,2b,2c,2d,2e,2fがモーター6a,6b,6c,6d,6e,6fとモーター制御部4a,4b,4c,4d,4e,4fとを備えるので、ロボット8の動作を確実に制御することができる。
【0082】
MU2a,2b,2c,2d,2e,2fは、各駆動部の位置を検出するエンコーダーを備えてもよい(図示せず)。これによれば、MU2a,2b,2c,2d,2e,2fがエンコーダーを備えるので、ロボット8の状態を確実に検出することができる。
【0083】
図5に示すロボット8は、垂直多関節ロボットである。
このようなロボット8は、基台81と、4本のアーム82,83,84,85と、リスト86とを備え、これらが順に連結されている。
【0084】
基台81は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。このような基台81の上端部にはアーム82が水平方向に対して傾斜した姿勢で連結しており、アーム82は、基台81に対して鉛直方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、基台81内には、MU2aを構成する、アーム82を回動させるモーター6a及びモーター6aの制御を行うモーター制御部4aが配置されている。
【0085】
アーム82の先端部には、アーム83が連結しており、アーム83は、アーム82に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム83内には、MU2bを構成する、アーム83をアーム82に対して回動させるモーター6b及びモーター6bの制御を行うモーター制御部4bが設置されている。
【0086】
アーム83の先端部には、アーム84が連結しており、アーム84は、アーム83に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム84内には、MU2cを構成する、アーム84をアーム83に対して回動させるモーター6c及びモーター6cの制御を行うモーター制御部4cが設置されている。
【0087】
アーム84の先端部には、アーム85が連結しており、アーム85は、アーム84に対してアーム84の中心軸に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム85内には、MU2dを構成する、アーム85をアーム84に対して回動させるモーター6d及びモーター6dの制御を行うモーター制御部4dが設置されている。
【0088】
アーム85の先端部には、リスト86が連結している。リスト86は、アーム85に連結されたリング状の支持リング861と、支持リング861の先端部に支持された円筒状のリスト本体862とを有している。リスト本体862の先端面は、平坦な面となっており、例えば、腕時計等のような精密機器を把持するマニピュレーターが装着される装着面となる。
【0089】
支持リング861は、アーム85に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、リスト本体862は、支持リング861に対してリスト本体862の中心軸に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム85内には、支持リング861をアーム85に対して回動させるモーター6e及びモーター6eの制御を行うモーター制御部4eと、リスト本体862を支持リング861に対して回動させるモーター6f及びモーター6fの制御を行うモーター制御部4fとが配置されている。モーター6e,6fの駆動力は、それぞれ、図示しない駆動力伝達機構によって支持リング861、リスト本体862に伝達される。
【0090】
上述したロボット8によれば、4本のアーム82,83,84,85とリスト86との回動位置を制御するためのモーター6a,6b,6c,6d,6e,6fのローターの位置(電気角θe)を高精度に制御することができる。即ち、モーター6a,6b,6c,6d,6e,6fが、ローターの位置を検出するセンサー(エンコーダーなど)を設けず、自身のコイルに生じる逆起電圧に基づいて、ローターの位置(電気角θe)を高精度で算出することができる。したがって、ロボット8は、より高い位置精度や回動精度でリスト86を所望の位置に移動させることができる。
【0091】
アーム83とアーム84とは、一体であってもよい。これによれば、アーム83とアーム84とが一体であるので、多関節ロボットを実現することができる。本実施形態では、アーム83とアーム84とは、一体ではないがアーム83とアーム84とは接続されており、多関節ロボットを実現している。
【0092】
以上、本実施形態に係る駆動装置を備えたロボット8として、垂直多関節ロボット(6軸)を例示したが、双腕ロボット、水平多関節ロボット、その他の多軸ロボットなどもロボットの一種であり、上述と同様な効果を奏する。
【0093】
本実施形態によれば、RC1及び各MUの接続に、バス型とデイジーチェーン型との両方を採用することができる。これにより、RC1及び各MUの同期性や周期性に優れた通信を実現することができる。その結果、メンテナンス性の向上及び二重安全化を図ることができる。
【0094】
図6は、本実施形態に係る駆動装置を組み込んだ印刷装置700を例示した斜視図である。図示した印刷装置700は、印刷媒体7の表面にインクを噴射して画像を印刷するいわゆるインクジェットプリンターである。
【0095】
印刷装置700は、駆動装置としての駆動部724を備えている。駆動部724は、モーター6aを備えるMU2aと、モーター6bを備えるMU2bと、MU2a,2bを制御するRC1(図示せず)と、を備える。MU2a,2bは、RC1に対してバス型とデイジーチェーン型との両方で接続されている。
【0096】
印刷装置700は、略箱形の外観形状をしており、前面の略中央には排紙トレイ701や、排出口702や、複数の操作ボタン705が設けられている。また、背面側には供給トレイ703が設けられている。供給トレイ703に印刷媒体7をセットして操作ボタン705を操作すると、供給トレイ703から印刷媒体7が吸い込まれて、印刷装置700の内部で印刷媒体7の表面に画像が印刷された後、排出口702から排出される。
【0097】
印刷装置700の内部には、印刷媒体7上で主走査方向に往復動するキャリッジ720と、キャリッジ720の主走査方向への動きをガイドするガイドレール710が設けられている。また、図示したキャリッジ720は、印刷媒体7上にインクを噴射する噴射ヘッド722や、キャリッジ720を主走査方向に駆動するための駆動部724などから構成されている。噴射ヘッド722の底面側(印刷媒体7に向いた側)には、複数の噴射ノズルが設けられており、噴射ノズルから印刷媒体7に向かってインクを噴射することができる。また、駆動部724には、モーター6a,6bが搭載されている。モーター6aの駆動凸部(図示は省略)はガイドレール710に押し付けられている。このため、モーター6aを動作させることで、キャリッジ720を主走査方向に移動させることができる。また、モーター6bの駆動凸部114は、噴射ヘッド722に対して押し付けられている。このため、モーター6bを動作させることで、噴射ヘッド722の底面側を印刷媒体7に近付けたり、印刷媒体7から遠ざけたりすることが可能である。また、印刷媒体7として、いわゆるロール紙を用いる印刷装置700では、画像を印刷したロール紙を切断する機構が必要となる。このような場合には、キャリッジ720にカッターを取り付けて主走査方向に移動させれば、ロール紙を切断することも可能である。
【0098】
本実施形態によれば、上記に記載の駆動装置を備えるので、メンテナンス性の向上及び二重安全化を図ることができる。
【0099】
なお、前記実施形態では、通信プロトコルとしてCAN、RS−485を用いたが、他の通信プロトコルでもよい。例えば、RS−232C、RS−422等を用いたネットワークを介して通信制御する方法がある。
【0100】
以上、本発明のロボット、駆動装置、駆動装置の制御方法、及び印刷装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【0101】
また、前記実施形態では、ロボット(基台)が固定される平面(面)である第1面は、水平面と平行な平面(面)であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、水平面や鉛直面に対して傾斜した平面(面)でもよく、また、鉛直面と平行な平面(面)であってもよい。すなわち、回動軸は、鉛直方向や水平方向に対して傾斜していてもよく、また、水平方向と平行であってもよい。
【0102】
また、本発明のロボットは、垂直多関節ロボットに限らず、水平多関節ロボットやパラレルリンクロボット、双腕ロボットなどでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、6軸ロボットに限らず、7軸以上のロボットや5軸以下のロボットでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、アームを有していれば、アーム型ロボット(ロボットアーム)に限定されず、他の形式のロボット、例えば、脚式歩行(走行)ロボット等であってもよい。
【符号の説明】
【0103】
1…RC 2a,2b,2c,2d,2e,2f…MU 3a,3b,3c,3d,3e,3f…通信線 4a,4b,4c,4d,4e,4f…モーター制御部 5a…エンコーダー 6a,6b,6c,6d,6e,6f…モーター 7…印刷媒体 8…ロボット 9a…記録部 10,20a…送受信制御部 11,12,21a,21b,21c,21d,22a,22b,22c,22d…接続部 81…基台 82,83,84,85…アーム 86…リスト 111…第1送受信部 113…第1トランシーバー 114…駆動凸部 121…第2送受信部 123…第2トランシーバー 700…印刷装置 701…排紙トレイ 702…排出口 703…供給トレイ 705…操作ボタン 710…ガイドレール 720…キャリッジ 722…噴射ヘッド 724…駆動部 861…支持リング 862…リスト本体。
図1
図2
図3
図4
図5
図6