JPH06318108A - 複数台ロボットシステムにおける制御方法及び制御装置 - Google Patents

複数台ロボットシステムにおける制御方法及び制御装置

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JPH06318108A
JPH06318108A JP13005393A JP13005393A JPH06318108A JP H06318108 A JPH06318108 A JP H06318108A JP 13005393 A JP13005393 A JP 13005393A JP 13005393 A JP13005393 A JP 13005393A JP H06318108 A JPH06318108 A JP H06318108A
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power supply
servo
disconnection
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JP13005393A
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Yoshiki Hashimoto
良樹 橋本
Yasuyuki Shimoda
泰之 下田
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Fanuc Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数台ロボット制御システムにおけるロボッ
ト切離/復帰操作の簡素化と落下防止。 【構成】 操作パネル15の切断ボタン(SB#1/#
2)が押下されると直ちにCR1#1/#2が開成され
る。次いでCR2#1/#2が開成されRB#1/#2
のブレーキ機構を「有効」にする。そして、所定時間経
過後にCR3#1を開成して対応するロボットのサーボ
電源を切断する。ロボットを復帰させるには、ボタンC
B#1/#2を押下してCR1#1/#2及びCR3#
1/#2を閉成してサーボ電源を接続する。そして、所
定時間経過後にCR2#1/#2を閉成して対応するロ
ボットのブレーキ機構を解除し、切り離し状態から接続
状態に復帰させる。切離/復帰の操作が簡単であり、且
つ、いずれの切換時においてもブレーキ機構が無効な状
態でサーボ駆動力が消失することがないので、ロボット
アームの落下事故が未然に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工場等におけるワーク
の組み立て、加工、運搬等の作業に、1台のロボットコ
ントローラで複数台(2台以上)のロボットを制御する
型のシステム(以下、「複数台ロボットシステム」と呼
ぶ。)を採用した場合に、選択されたロボットのサーボ
電源の切断/復帰接続時の安全を確保する為の制御方法
及び制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】工場等の各種作業の自動化・省力化手段
として産業用ロボットが種々の態様で利用されている。
このような産業用ロボットを複数台使用して作業を行な
う場合には、各ロボット毎に専用のロボットコントロー
ラを接続してロボット毎に個別の制御を実行する制御方
式が用いられている。複数台のロボットを共通のコント
ローラあるいはこれに代わる制御装置に接続して、これ
らロボットを統合的に制御する制御方式については、目
下のところ十分な公知技術が存在しないのが実状であ
り、当発明者等による開発が現在進行中である。
【0003】上記いずれの方式を採用した場合にも、メ
インテナンス、ツール交換等の事由により、これら複数
台のロボットの内の一部ロボットについて選択的にサー
ボ電源を切断する必要がしばしば生じる。
【0004】各ロボット毎に個別のロボットコントロー
ラが接続されている場合には、サーボ電源を切断する必
要のあるロボットに接続されているロボットコントロー
ラのコントロールパネル上のロボット運転停止ボタン、
スイッチあるいはキー等を操作することにより、電源O
N/OFFのシーケンス制御回路が作動し、ロボット各
軸のブレーキ機構をブレーキON/OFFドライバ回路
を介して起動させた上で、サーボアンプの入力トランス
側からの電力供給を停止させる形でサーボ電源を切断す
ることが通常である。従って、これら回路の機能に異常
が発生しない限り、サーボ電源切断に伴うロボットアー
ムの落下は僅かであり、定期点検時にエンドエフェクタ
の落下量が規定量以内であるかをチェックする等の手段
を講じることで、サーボ電源切断時のアーム落下事故を
未然に防ぐことが出来る。
【0005】一方、1台のロボットコントローラで複数
台のロボットを制御する方式(複数台ロボットシステ
ム)を採用する場合には、他のいずれかのロボットが運
転中のケースも想定しなければならないから、ハードウ
ェアによってロボットのサーボ電源を単独で切断する形
で当該ロボットを系から切り離すことが必要となる。ロ
ボットの切り離しは、外部スイッチ等を操作して行なわ
れることになるが、その際に各軸に設けられているブレ
ーキ機構が作動(有効状態)していなければ、アームを
拘束する外力が失われてロボットの可動部分(アーム
等)の落下現象が起こる。ロボットの構造や電源遮断時
の姿勢によっては、水平方向の成分を有する旋回運動や
伸縮運動を伴うこともある(以下、これら現象を含めて
「落下」あるいは「落下現象」と呼ぶことにする)。
【0006】また、ロボット切り離し状態を解除してサ
ーボ電源を復帰接続させる際にも、サーボアンプか起動
して各軸のサーボ駆動力が十分に生成された状態になる
前にブレーキ機構が解除されると、やはり同様の現象が
発生する。1台のロボットコントローラで2台以上のロ
ボットを同時に制御する方式自体が新しいこともあっ
て、上述したようなロボットの選択的な切り離し/復帰
時の落下現象を確実に防止する技術は未だに提供されて
いない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本願発明は、1台のロ
ボットコントローラ(あるいはこれに準じたロボット制
御装置)で2台以上のロボットを同時に制御する方式を
採用した場合に、上述したロボットの選択的な切り離し
/復帰を簡単に実行することが出来、且つ、その際に落
下現象の発生を確実に防止して、落下事故を未然に回避
することの出来る制御方法及び制御装置を提供すること
を企図したものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願発明は、共通した制
御手段によって制御される複数台のロボットの内の選択
されたロボットのサーボ電源装置を切断状態とするに際
し、該切断状態を実現するに先だって、前記選択された
ロボットのサーボモータによって駆動される部分に対す
るブレーキ手段を有効状態とするとともに、前記切断状
態とされたサーボ電源装置を接続状態に復帰させるに際
しては、該接続状態への復帰後に前記ブレーキ手段を無
効状態とする制御方法によって、複数台ロボットシステ
ムにおける上記課題を解決したものである(請求項1に
記載の構成)。
【0009】また、本願発明は、このような制御方法を
実施して複数台ロボットシステムにおける上記課題を解
決する為の装置手段として、(a)共通した制御手段に
よって制御される複数台のロボットの内選択されたロボ
ットについてサーボ電源装置を接続状態から切断状態へ
切り換える指令と切断状態から接続状態へ切り換える指
令とを選択的に入力する手段と、(b)前記サーボ電源
装置を切断状態と接続状態との間で切り換える手段と、
(c)前記複数のロボットの各々に設けられたブレーキ
手段を無効状態と有効状態との間で切り換える手段と、
(d)前記指令がサーボ電源装置を接続状態から切断状
態へ切り換える指令あるいは切断状態から接続状態へ切
り換える指令のいずれであるかに応じて、前記サーボ電
源装置を切断状態と接続状態との間で切り換える手段と
前記ブレーキ手段を無効状態と有効状態との間で切り換
える手段の各切り換え実行タイミングを制御する手段、
とを備えた制御装置を提供したものである(請求項2に
記載の構成)。
【0010】
【作用】本願発明の上記構成により、2台以上のロボッ
トが1つの制御系統下にある場合に、落下現象を回避し
ながら選択されたロボットを随時複数台ロボット制御状
態から切り離しあるいは切り離し状態から復帰させるこ
とが出来る。切離/接続状態の切換操作は、簡単なハー
ドウェアとソフトウェアを適宜組み合わせた制御装置に
よって自動化することが可能なので、切換時にオペレー
タに特段の操作や注意が要求されることも無い。
【0011】本願発明の制御方法乃至制御装置によれ
ば、ロボットの切り離しにあたっては、先ず対応するロ
ボットのプレーキ機構を有効状態とした上でサーボ電源
が切断されるので、ブレーキが効かない状態でサーボ電
源が遮断されることによって起こるロボットアームの落
下現象が防止される。
【0012】また、切り離されたロボットを複数台制御
状態に復帰させる為に、サーボ電源を接続する際には、
サーボモータの駆動力が十分安定して発生した状態が到
来してからブレーキ機構が解除されるので、複数台ロボ
ット制御復帰時におけるロボットアームの落下現象をも
未然に防止することが出来る。
【0013】ロボットの切離/復帰時の各サーボ電源及
びブレーキ電源の切断/接続を所定のタイミング関係で
制御する為のシーケンスは、簡単あ回路手段の他に、ロ
ボットコントローラに内蔵されているCPUを利用する
ソフトウェア手段を組み合わたものによって実行する装
置を用いるのが実際的である。
【0014】
【実施例】図1は、本願発明の複数台ロボットシステム
における制御方法を実施する為の制御装置の構成例を説
明する要部ブロック図である。一般的に言えば、1台の
ロボットコントローラに接続されるロボットの台数に制
限はないが、ここでは複数台ロボットシステムの基本形
として、2台のロボットRB#1、RB#2がロボット
コントローラ10に接続され、統括的に制御されている
場合について説明する。
【0015】図中、メインCPUユニット11には、中
央演算処理装置(CPU)、2台のロボットの為のコン
トロールソフトウェアが格納されるROMメモリ、各種
プログラムや設定値を格納すると共に、データの一時記
憶に使用されるRAMメモリ、ティーチペンダント1
2、外部メモリ装置(図示省略)や操作パネル15との
間でシリアルデータを転送する為のインターフェイス等
が組み込まれている。
【0016】また、メインCPUユニット11には、2
個の軸制御器AXC1、AXC2が接続されている。各
軸制御器AXC1、AXC2は各々ロボットRB#1、
RB#2とサーボアンプSA#1、SA#2に接続され
ており、各ロボットRB#1、RB#2の各軸の位置制
御とサーボアンプSA#1、SA#2の電圧制御を行な
うと共に、エンドエフェクタを含むロボット各部の状態
信号の入出力制御を行なっている。各サーボアンプSA
#1、SA#2からロボットRB#1及びRB#2の各
軸駆動用モータの為の駆動電流が供給される。
【0017】外部電源装置20は、サーボアンプうSA
#1及びSA#2の電源装置を構成する入力トランスI
TR及びブレーキ用電源装置BPS1、BPS2に各々
適当なコネクタ装置を介して接続されている。入力トラ
ンスITRの一部出力は、直流電源装置14で各種の直
流電源に変換され、メインCPUユニット11等ロボッ
トコントローラ各部で利用される。また、直流電源装置
14にはRAMメモリバックアップ用のバッテリが装備
されている。
【0018】入力トランスITRと各サーボアンプSA
#1、SA#2との間には、各2個の並列配置されたス
イッチ装置(CR1#1、CR3#1)及び(CR1#
2、CR3#2)からなるスイッチ機構が設けられてお
り、後述する態様でスイッチ装置切換部13によって、
各スイッチ装置CR1#1、CR3#1、CR1#2及
びCR3#2の開閉が制御される。
【0019】また、各ロボットRB#1、RB#2の各
軸部にはブレーキ機構(図示省略)が設けられており、
これら各ブレーキ機構は、スイッチ装置CR2#1、C
R2#2を介して各対応する電源装置BPS1、BPS
2に接続されている。これら各スイッチ装置CR2#、
CR2#2も、上記サーボ電源切断/接続用の各スイッ
チ装置CR1#1、CR3#1、CR1#2、CR3#
2と共に、後述する態様で、スイッチ装置切換部13に
より制御されている。いずれのロボットのブレーキ機構
も、スイッチ装置CR2#1、CR2#2が閉じている
時には無効状態であり、開いている時には有効状態にあ
るものとする。(スイッチ装置SR2#1、SR2#2
の開閉と各ブレーキ機構の有効/無効の関係を逆にとる
ことも勿論可能である。)各スイッチ装置CR1#1〜
CR3#2及びその開閉切換手段としては、例えば有接
点スイッチと電磁リレーの組合せや、トライアックとゲ
ート電極へ制御信号を与えるゲート回路を用いることが
出来る。前者の場合には、スイッチ装置切換部13は、
電磁リレーのコイルに切換に応じた電流を供給するもの
となり、後者の場合には上記制御信号を出力するゲート
回路を含むものとなる。
【0020】メインCPUユニット11に接続された操
作パネル15には各ロボットRB#1、RB#2用の切
断ボタンSB#1、SB#2と接続ボタンCB#1、C
B#2が配置されている。そして、切断ボタンSB#
1、SB#2あるいは接続ボタンCB#1、CB#2が
押下されると、各々スイッチ装置CR1#1、CR1#
2が閉→開(切断ボタン押下の場合)あるいは開→閉
(接続ボタン押下)の切換を実行すると共に、選択され
たボタンに対応した信号がメインCPUユニット11に
送信され、ロボット切離/復帰(サーボ電源切断/接
続)の為の制御シーケンスが開始される。なお、各ボタ
ンが一旦押下されたならば、対応するロボットの状態が
反転しない限り押下状態が解除されないようにすること
によって、各ロボットの状態がより明確にオペレータに
認識されると共に、無効なボタン押下(例えば、既に切
り離し中のロボットについて切断ボタンを押下する。)
の可能性を排除することが出来る。
【0021】オペレータのボタン押下とスイッチ装置C
R1#1あるいはCR1#2の開成動作以降の制御シー
ケンスは、メインCPUユニット11のRAMメモリに
予め格納されたプログラムに従ったソフトウェア処理に
よって実行される。図2はその処理を説明するフローチ
ャートである。
【0022】これを説明すると、ロボットコントローラ
10が起動されると、メインCPUユニット11内のC
PUは操作パネル15からのボタン押下信号を定期的に
センシングする状態に入っており(ステップS1)、S
B#1、SB#2、CB#1、CB#2いずれかのボタ
ンが押下されると、先ずそれがロボットRB#1に関す
るもの(SB#1またはCB#1)、あるいはロボット
RB#2に関するもの(SB#2またはCB#2)を判
別する処理を実行する(ステップS2)。
【0023】SB#1またはCB#1が押下された場合
には、ステップS3〜ステップS11でロボット#1の
為の切離/復帰処理が実行される。SB#2またはCB
#2が押下された場合には、ステップS12でロボット
#2の為の切離/復帰処理が実行されるが、これはロボ
ットRB#1における処理と等価なものある。即ち、ス
テップS3〜ステップS11における「#1」を「#
2」に読み替えたものに相当する処理が実行される。
【0024】ステップS3では、押下されたボタンがS
B#1、CB#1のいずれであるかを判断し、SB#1
の押下であれば、スイッチ装置CR2#1を開成する信
号をスイッチ装置切換部13に送り、ロボットRB#1
のブレーキ機構を「有効」状態にする。そして、メイン
CPU内のクロックを利用したタイマーによる計時をス
タートさせ(ステップS5)、ブレーキ機構が安定した
有効状態に入るに必要十分な時間として設定された時間
(後述、図3における時間T2 )が経過したならば(ス
テップS6)、スイッチ装置CR3#1を開成する信号
をスイッチ装置切換部13に送り、サーボアンプSA#
1の電源を切断する(ステップS7)。これによってロ
ボットRB#1の切り離しが完了する。
【0025】もし、押下されたボタンがCB#1であれ
ば、ステップS3からステップS8へ進み、スイッチ装
置CR3#1を閉成する信号をスイッチ装置切換部13
に送り、サーボアンプSA#1の電源を接続状態に復帰
させる。この時点で、スイッチ装置CR1#1は、ボタ
ンCB#1の押下によって、CPUを介さずに閉成済み
である。このようにしてサーボアンプへの電力供給が開
始された時点で、メインCPU内のクロックを利用した
タイマーによる計時をスタートさせ(ステップS9)、
サーボアンプSA#1が安定に作動するに必要十分な時
間に合わせて設定された時間(後述、図3における時間
T6 )の経過後に(ステップS6)、スイッチ装置CR
2#1を閉成する信号をスイッチ装置切換部13に送
り、ロボットRB#1のブレーキ機構を解除し、「無
効」状態とする。これによって、ロボットRB#1が切
り離し状態から接続状態に復帰することになる。
【0026】上述した通り、SB#2、CB#2いずれ
かのボタンが押下された場合についても、ステップS2
からステップS12へ進んで、ステップS3〜ステップ
S11と同様の処理が実行されて、ロボットRB#2の
切り離し(SB#2押下の場合)または復帰(CB#2
押下の場合)の処理が実行される。
【0027】このようにしてロボットRB#1あるいは
RB#2の切離/復帰処理が一旦完了したならば、シー
ケンス停止の指令がない限り(ステップS13)、ステ
ップS1へ戻って、再び操作パネル15からの次のボタ
ン押下信号のセンシング状態に入る。
【0028】以上の処理に対応したタイムチャートを描
けば図3のようになる。図中、時間差T1 〜T6 の意味
は、次の通りである。
【0029】T1 ;CR1#1/CR1#2開成(サー
ボ電源オフ指令)からCR2#1/CR2#2が開成さ
れる迄に要する時間。
【0030】T2 ;CR2#1/CR2#2開成(ブレ
ーキ作動指令)からCR3#1/CR3#2を開成させ
る迄の待ち時間。CR2#1/CR2#2開成時点から
ブレーキが安定した有効状態に至る迄に要する時間に適
当な安全率を見込んで定められるタイマー設定時間(ス
テップS5、ステップS6参照)。
【0031】T3 ;CR3#1/CR3#2開成(サー
ボ電源オフ制御作動)からサーボ電源が完全に切断状態
に至る迄に要する時間。
【0032】T4 ;CR1#1/CR1#2閉成(サー
ボ電源オン指令)からCR3#1/CR3#2が閉成さ
れる迄に要する時間。
【0033】T5 ;CR3#1/CR3#2閉成からサ
ーボ電源が安定した状態に至る迄に要する時間。但し、
CR1#1/CR1#2閉成の時点で既にサーボアンプ
SA#1/SA#2への電力供給は開始されているの
で、T5 =0の場合もある。
【0034】T6 ;CR3#1/CR3#2閉成からC
R2#1/CR2#2を開成させる迄の待ち時間。CR
3#1/CR3#2閉成時点からサーボアンプSA#1
/SA#2が安定した状態に至る迄に要する時間に適当
な安全率を見込んで定められるタイマー設定時間(ステ
ップS9、ステップS10参照)。
【0035】図1を参照して説明したシステムにおいて
は、サーボ電源の切断/接続を各サーボアンプSA#
1、SA#2の入力側に設けた開閉スイッチ装置CR1
#1、CR1#2、CR3#1、CR3#2で行なって
いるが、このようなサーボ電源の切断/接続手段を各サ
ーボアンプSA#1、SA#2とロボット機構部の間に
設けることも考えられる。
【0036】また、スイッチ装置CR1#1とCR3#
1、及びCR1#2とCR3#2とを各々並列に接続
し、CR1#1及びCR1#2の切換動作を操作パネル
15からスイッチ装置切換部13への直接指令によって
行い、それ以外のスイッチ装置CR2#1、CR3#
1、CR1#2、CR3#2の切換動作はメインCPU
を介したソフトウェア処理によって行なう構成とした
が、スイッチ装置CR1#1及びCR1#2を省いて、
サーボ電源切断/接続の指令を操作パネル15からメイ
ンCPUに送り、サーボ電源切断/接続とブレーキ電源
切断/接続のタイミングをロボットアームの落下が起こ
らないようにソフトウェア処理によってシーケンス制御
する方式としても良い。
【0037】更に、ロボット切離/復帰の指令を外部装
置からの信号をメインCPUユニット付属の入出力装置
(図1では図示を省略してある。)によって受信し得る
構成とすることも出来る。ロボットコントローラ10に
接続されて統括的に制御されるロボットの台数を3台以
上とした場合のロボット切離/復帰制御についても、台
数に応じて上記説明した事例に準じた態様でシーケンス
制御を拡張適用すれば、ロボットアームの落下事故を未
然に防ぎつつ、作業効率を低下させることなく所望のロ
ボットの切離/復帰を実行することが出来る。
【0038】
【発明の効果】本願発明の方法及び装置によれば、1つ
の制御系統下にある2台以上のロボットの内から選択さ
れたロボットのサーボ電源切断/復帰接続操作を極めて
簡単且つ安全を損なうことなく実行することが出来る。
即ち、オペレータに複雑な操作や厳格な注意を要求する
ことなく、ロボットアーム等の可動部が無拘束状態とな
ることによって生じる落下、旋回あるいは伸縮運動現象
を未然に防止したサーボ電源切断/接続制御が実現され
る。
【0039】従って、上記サーボ電源切断/復帰接続時
に、上記現象によって引き起こされる人身事故やエッフ
ェクタ、周辺機器、作業対象ワーク等の損傷事故を未然
に防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の複数台ロボットシステムにおける制
御方法を実施する為の制御装置の構成例を説明する要部
ブロック図である。
【図2】図1に示された制御装置を用いてロボット切離
/復帰を実行する為の制御シーケンス処理を説明するフ
ローチャートである。
【図3】図2のフローチャートに示された制御シーケン
スの概略をタイムチャートで表わした図。
【符号の説明】
10 ロボットコントローラ 11 メインCPUユニット 12 ティチペンダント 13 スイッチ装置切換部 14 直流電源装置 15 操作パネル 20 外部電源装置 RB#1、RB#2 ロボット SA#1、SA#2 サーボアンプ AXC1 、AXC2 軸制御器 ITR 入力トランス BPS1、BPS2 ブレーキ用電源装置 SB#1、SB#2 切断ボタン CB#1、CB#2 接続ボタン CR1#1、CR3#1 スイッチ装置(RB#1サー
ボ電源切断/接続用) CR1#2、CR3#2 スイッチ装置(RB#2サー
ボ電源切断/接続用) CR2#1、CR2#2 スイッチ装置(ブレーキ電源
切断/接続用)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通した制御手段によって制御される複
    数台のロボットの内の選択されたロボットのサーボ電源
    装置を切断状態とするに際し、該切断状態を実現するに
    先だって、前記選択されたロボットのサーボモータによ
    って駆動される部分に対するブレーキ手段を有効状態と
    すると共に、前記切断状態とされたサーボ電源装置を接
    続状態に復帰させるに際しては、該接続状態への復帰後
    に前記ブレーキ手段を無効状態とすることを特徴とする
    複数台ロボットシステムにおける制御方法。
  2. 【請求項2】 (a)共通した制御手段によって制御さ
    れる複数台のロボットの内選択されたロボットについて
    サーボ電源装置を接続状態から切断状態へ切り換える指
    令と切断状態から接続状態へ切り換える指令とを選択的
    に入力する手段と、 (b)前記サーボ電源装置を切断状態と接続状態との間
    で切り換える手段と、 (c)前記複数のロボットの各々に設けられたブレーキ
    手段を無効状態と有効状態との間で切り換える手段と、 (d)前記指令がサーボ電源装置を接続状態から切断状
    態へ切り換える指令あるいは切断状態から接続状態へ切
    り換える指令のいずれであるかに応じて、前記サーボ電
    源装置を切断状態と接続状態との間で切り換える手段と
    前記ブレーキ手段を無効状態と有効状態との間で切り換
    える手段の各切り換え実行タイミングを制御する手段、 とを備えた複数台ロボット制御システムにおける制御装
    置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004089580A1 (ja) * 2003-04-02 2004-10-21 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 産業用ロボットの制御装置

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WO2004089580A1 (ja) * 2003-04-02 2004-10-21 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 産業用ロボットの制御装置
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