JPH0223080A - ロボットの制動方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 人、産業上の利用分計 本発明はロボットの制動方式に関し、その非常停止時に
適用して有用なものである。

Ｂ、　発明の概要 本発明は、ロボットのアームの関節を駆動するモータを
非常停止させる場合、最初は発電制動により制動を行な
うとともに、この発電制動によ抄モータの回転速度が所
定値以下になった時点で機械的制動を行なうようにして
、ロボット１−ムの各部に機械的な大きな衝撃を与える
ことなく、確実にモータの制動をかけることができるよ
うにしたものである。

Ｃ０従来の技術 省略化の一環として産業界の各分計で、各関節がモータ
により駆動されて所定の作業を行なう多関節アームの産
業用ロボットが多用されている。この種の産業用ロボッ
トは、安全のため故障発生時、停電時及び電源断時に速
やかに停止させなければならない。このため前記産業用
ロボットにおける各関節の駆動用のモータには無励磁時
に動作してモータを制動する電磁ブレーキが連結されて
いる。

Ｄ、　発明が解決しようとする課題 前記電磁ブレーキの制動トルクはバラツキが大きく、特
に動作直後には定格トルクの数倍ものト、ルクが発生す
ることもある。このように従来技術に係る制動方式では
、短時間ではあるが回転中のモータに非常に大きな１１
勤トルクが作用するなめ、とのモータに連結されている
ロボットアームの動力伝達系の各部や減速機等にも大き
な力が加わることになる。

この結果、動力伝達部や減速機が故障したり、例え故障
に至らなくても連結部が滑ってロボットとしての位置再
現性を悪化させろという問題があった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、各部に無理な制動力が
作用するのを防止すると同時に、確実な制動をかけるこ
とのできるロボットの制動方式を提供することを目的と
する。

Ｅ。

課題を解決するための手段 上記目的を達成する本発明の構成は、ロボットのアーム
の関節を駆動するモータを制動するロボットの制動方式
において、ロボットの故障、人為的な非常停止、電源断
等の異常が発生した場合、この異常を検出してモータへ
の電流の供給を遮断するとともに負荷にモータの発電電
流を流して消費させ、発Ｔｉ制動を行なう一方、モータ
の回転速度を検出しておき発電制動によりモータの回転
速度が所定値以下になった時点で電磁ブレーキ等の機械
ブレーキを動作させてモータに機械的制動力を付与する
ことを特徴とする。

Ｆ、　　作　　　　用 上記構成の本発明によれば、動力伝達部や減速機に悪影
響を与えることがない速度までは発電制動により減速し
、その後例えば電磁ブレーキ等の機械的ブレーキを作動
させてモータを完全に停止させる。

Ｇ、実施例 息下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例方式を実現する制動装置
を示すブロック線図である。同図に示すように、ＤＣモ
ータ１は、多関節アームの各関節を旋回、回動するよう
各関節に配設されるモータの一つを代表して示したもの
であり、モータ駆動装置２により駆動される。モータ駆
動装置２は４個のトランジスタを有しており、これらの
トランジスタの２個を１組としてベース駆動口１４３で
交互に導通することにより交流電源（図示せず）から供
給されろ交流電流を直流電流に変換してＤＣモータ１に
供給するようになっている。更に、ＤＣモータ１には、
電磁ブレーキ等の［械ブレーキ４が連結されるとともに
、リレー５の接点５ａを閉成することにより形成される
閉回路の中にあってＤＣモータ１の発電電力を吸収する
発電制動抵抗器６が接続されている。

故障検出回路７はロボットを停止すべき故障や人為的な
非常停止操作を検出するものである。電源断検出回路８
は電源の停電を含め、何らかの原因により電源が切れた
ことを検出するものである。これら故障検出回路７及び
電源断検出回路８の故障信号Ｓｌ及び電源断信号Ｓ２は
オアゲート９に供給され、その論理和を表わす論理和信
号Ｓ３がベース駆動回路３及び組合せ回路１０に供給さ
れろ。この結果、故障信号Ｓ１及び電源断信号Ｓ２の何
れかが供給された場合に（よ、論理和信号Ｓ３によりベ
ース駆動回路３がモータ駆動装置２のトランジスタをた
だちに遮断状態にしてＤＣモータ１に対する電流の供給
を遮断するとともに、組合せ回路１０がリレー５を動作
させて接点５ａを閉成するようになっている。モータ速
度比較回路１１はＤＣモータ１の回転速度を検出すると
ともに、この回転速度が所定値以下になったとき、この
状態を表わす低速度検出信号Ｓ４を組合せ回路１０に供
給するようになっている。低速度検出信号＄４が供給さ
れた場合、組合せ回路１０はただちに機械ブレーキ４を
作動させる。

かかる装置により実現されろ本発明の第１の実施例方式
では、ロボットの故障、人為的な非常停止、電源断等の
異常が発生した場合、故障検出回路７及び電源断検出回
路８でこのことを検知し、故障信号Ｓ、及び電源断信号
Ｓ２の少なくとも一方を送出させる。かくて、ベース駆
動回路３でモータ駆動装置２を介してＤＣモータ１への
電流の供給を遮断するとともに組合せ回路１０でリレー
５を動作させて接点５ａを閉成する。この結果、ＤＣモ
ータ１の発電電流を発電制動抵抗器６で消費させる。こ
の結果、ＤＣモータ１には発電制動がかかるため徐々に
回転速度が低減される。その後ＤＣモータ１の速度が所
定値以下になったことをモータ速度比較回路１１で検知
した時点で組合せ回路１０を介して機械ブレーキ４を動
作させ、ＤＣモータ１を機械力で制動する。

かくて異常が発生した直後から回転速度が所定値化低減
される迄は発電制動により、その後は発電制動に機械ブ
レーキ４による制動力を加重して良好な制動を行なうこ
とができる。

因に、ロボットの駆動用のモータが永久磁石を用いたＤ
Ｃモータや同期式ＡＣモータの場合、発電制動により減
速させることができるが、回転速度が小さくなると制動
力も小さくなるので最終的にモータを完全に停止させる
ためには機械的ブレーキ等、他のブレーキ手段による制
動が必要になる。

第２図は第１図におけるＤＣモータ１の代わりに同期式
ＡＣモータ１２を用いた装置である。同図に示すように
、この装置は、モータ駆動装置１３の６個のトランジス
タの２個を１組としてベース駆動口＄１３により順次導
通することにより直流電源（図示せず）から供給される
直流電流を三相の交流電流に変換して同期式ＡＣモータ
１１に供給するようになっている。また、リレー１５　
ａ、　　１５　ｂは三相のうちの二相に配設されており
、その作動時に（よ同期式ＡＣモータ１２の発電電流が
発電制動抵抗晋１６ａ、１６ｂ、１６ａで消費されるよ
うになっている。

なお、第２図中第１図と同一部分には同一番号を付し重
複する説明は省略する。

第３図は第１図における装置にタイマ回路２１を追加し
たものである。同図に示すように、タイマ回路２１には
オアゲート９を介して故障信号Ｓ、と電源断信号Ｓ２の
論理和信号Ｓ３が供給される。この論理和信号Ｓが供給
されたタイマ回路２１はその設定時間経過後にタイムア
ツプ信号Ｓ５を組合せ回路１０に供給し、この時点でＤ
Ｃモータ１の速度が所定値に達していなくても組合せ回
路１０を介してただちに機械ブレーキ４を作動させる。

第４図（ａｌ　〜第４図（ｆｌ及び第５図（ａｌ　〜第
５図（ｆｌは第３図に示す装置の各部の波形を示す波形
図である。第４図（ａｌ及び第５図（ａｌは論理和信号
Ｓ３、第４図（ｂ）及び第５図（ｂ）はＤＣモータ１の
回転速度を表わす回転速度信号ｖ１１番口（０）及び第
５図（ｅｌは低速度検出信号Ｓ４、第４図（ｄ）及び第
５図（ｄ）はタイムアップ信号Ｓ８１第４図（ｅｌ及び
第５図（ｅｌはリレー５を動作させるリレー制御信号Ｓ
６、第４図（ｆ）及び第５図（ｆ）は機械ブレーキ４を
動作させる機械ブレーキ制御信号Ｓ７を夫々示す。

第４図（ａ）〜第４図（ｆ）はタイマ回路２１がタイム
アツプする前にＤＣモータ１の速度が所定値以下に低下
した場合、第５図（ａｌ〜第５図（ｆｌはタイマ回路２
１がタイムアツプする迄にＤＣモータ１の速度が所定値
上低下しなかった場合を夫々示している。

第３図に示す装置により実現されろ本発明の第２の実施
例方式では、ロボットの故障、人為的な非常停止、電源
断等の異常が発生した場合、故障信号Ｓ１と電源断信号
Ｓ２の少なくとも一方を送出させ、タイマ回路２１の設
定時間が経過した後には機械ブレーキ４９！作動させる
。かくて、ＤＣモータ１の速度が、外部からの力やロボ
ットアームの自重等により発電制動だけでは所定速度比
いつまでも低下しない場合でもタイマ回路２１の設定時
間経過後にはａｍｍザブレーキ４より機械的な制動をか
けろ。

第６図は第３図における装置を、動作の信頼性が向上す
るように改良したものである。

同図に示すように、この装置は組合せ回路１０及びタイ
マ回路２１と同一機能を有するもう１つの組合せ回ｆｉ
＠　１０　ａ及びタイマ回１ｓ２１　ａを有しており、
同様の信号を並列に処理するようになっている。そして
組合せ回路５，５ａの出力信号であるリレー制御信号Ｓ
６及び機械ブレーキ制御信号Ｓ７はオアゲー）３１．３
２を介した論理和信号Ｓ、、Ｓ９としてリレー５及び機
械ブレーキ４を夫々制御するようになっている。不一致
検出回路３３は組合せ回路１０．１０ａが出力する機械
ブレーキ制御信号Ｓ７を比較し、両者の状態が不一致の
とき不一致信号Ｓ１゜を送出する。

かかる装置により実現される本発明の第３の実施例方式
では、組合せ回路１０，１０ａ及びタイマ回路２１．２
１ａの一系統が故障しても第３図の装置を用いた場合と
同様の動作が保証されるばかりでなく、一方の系統の故
障を不一致信号Ｓ６により知ることができる。

かくて、両系統がともに異常状態になる前に必要な部分
の修理、交換を行なうことができろ。

■９発明の効果 以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明に
よればロボットの関節を駆動するモータを、この回転数
が大きいときは発電制動により制動するとともに回転数
が所定値息下になった時点で機械ブレーキによる制動力
が加重されるようにしたので、前記モータに連結されて
いる減速機及び動力伝達部に急激な大きな衝撃を作用さ
せることな（確実な制動をかけることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を実施する装置を示すブ
ロック線図、第２図はこの装置の実施例を示すブロック
線図、第３図は本発明の第２の実施例を実現する装置を
示すブロック線図、第４図（ａｌ　〜第４図（ｆ）及び
第５図（ａｌ　〜第５図（ｆ）は第３図に示す装置の各
部の信号波形を示す波形図、第６図は本発明の第３の実
施例を実現する装置を示すブロック線図である。 図面中、 １はＤＣモータ、 ４はｉｗブレーキ、 ５はリレー ６は発電制動抵抗器である。 特　　許　　出　　願　　人 株式会社　　明　　　電　　　舎 代　　　　理　　　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボットのアームの関節を駆動するモータを制動するロ
   ボットの制動方式において、 ロボットの故障、人為的な非常停止、電源断等の異常が
   発生した場合、この異常を検出してモータへの電流の供
   給を遮断するとともに負荷にモータの発電電流を流して
   消費させ、発電制動を行なう一方、モータの回転速度を
   検出しておき発電制動によりモータの回転速度が所定値
   以下になった時点で電磁ブレーキ等の機械ブレーキを動
   作させてモータに機械的制動力を付与することを特徴と
   するロボットの制動方式。