JPH07104811A

JPH07104811A - ロボットの起動停止装置

Info

Publication number: JPH07104811A
Application number: JP26956493A
Authority: JP
Inventors: Koji Hasegawa; 宏治長谷川; Haruo Omura; 春男大村; Kenichiro Sumiya; 健一郎角谷
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-21
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: JP3409090B2

Abstract

(57)【要約】【目的】起動指令と非常停止指令が短周期で行われても
その切り換え時におけるロボットアームの重力による垂
れ下がりを防止することである。【構成】サーボ制御装置はサーボロック指令信号を入力
した後第１所定時間遅れた時から、サーボロック解除指
令信号を入力した後第２所定時間遅れた時までの間、サ
ーボモータがサーボロック状態となっていることを示し
たサーボロックオン信号を出力する。非常停止が指令さ
れた場合には、サーボ制御装置への給電を停止し、機械
的ブレーキを機械ロック状態とする。起動指令が与えら
れた時には、第２所定時間が経過してサーボロックオン
信号がオフ状態を示す状態になった後、サーボ制御装置
にサーボロック指令信号を出力し、サーボロックオン信
号をサーボ制御装置から入力した時に、機械的ブレーキ
の機械ロック状態を解除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械ロック状態とする
非常停止、機械ロック状態を解除してサーボロック状態
する起動指令が頻繁に繰り返して行われるロボット制御
装置における起動停止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特開平１−９２０８０号
公報に示されるようにハンディタイプの教示装置が知ら
れている。この教示装置では、握りの部分にタッチスイ
ッチが配設されている。そのタッチスイッチを指で押下
している時、ロボットは機械ロック状態を解除してサー
ボロック状態となり、その後、教示装置の表面上に配設
された操作スイッチに応答して、ロボットの姿勢を制御
することができる。

【０００３】一方、そのタッチスイッチから指を放す
と、サーボモータへの給電を停止して機械ロック状態と
する非常停止状態となる。このようにして、ハンディタ
イプの教示装置は、作業者が手にそれを持って、簡便に
ロボットの姿勢を制御することができ、しかも、タッチ
スイッチを押下していない状態では、非常停止状態とな
るように安全が図られている。

【０００４】又、非常停止状態からサーボロック状態と
する時、即ち、上記のタッチスイッチが押下されて、起
動指令が与えられた時には、サーボ制御装置へサーボロ
ック指令信号が出力され、この信号を入力してサーボ制
御装置はサーボモータに通電して、通電により回転を保
持したサーボロック状態としている。そして、サーボモ
ータへの通電が完了して完全にサーボロック状態になっ
てから、即ち、サーボロック指令信号を入力してから所
定時間経過後にサーボ制御装置はサーボロックオン信号
を応答信号として出力している。このサーボロックオン
信号が入力された時に、機械的ブレーキのロック状態が
解除されるようになっている。

【０００５】このようにして、サーボロック状態へ移行
する時には、サーボモータによるサーボロック状態へ完
全に移行してから、機械ロック状態を解除しているの
で、ロボットアームの重力による垂れ下がりが防止され
ている。

【０００６】一方、非常停止状態とする時、即ち、上記
のタッチスイッチの押下が解除されて、非常停止が指令
された時には、直ちに、サーボ制御装置への給電停止と
機械的ブレーキによる機械ロックが実行される。この
時、サーボ制御装置は、一定の電力を貯蔵できるように
なっており、サーボ制御装置への給電が停止しても、機
械的ロックが完了するまでは、その貯蔵電力によりサー
ボロック状態を保持できるようになっている。この間、
サーボ制御装置から出力されるサーボロックオン信号は
オン状態を示すレベルにある。即ち、非常停止が指令さ
れた後、一定の時間遅れてからサーボ制御装置の応答信
号であるサーボロックオン信号はオフ状態を示すレベル
となる。

【０００７】この結果、非常停止への移行においては、
機械ロック状態が完全に行われるまで、サーボロック状
態を保持するようにして、機械ロックの応答遅れによる
ロボットアームの垂れ下がりを防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなハンディタイプの教示装置の場合には、タッチス
イッチの構造上、誤操作により、オンオフが短周期で繰
返される可能性がある。例えば、タッチスイッチから指
が瞬間的に離れたような場合には、図７に示すように、
非常停止指令が時刻ｔ０で与えられてから所定時間Ｔ２
が経過する前に起動指令が時刻ｔ１で与えられることに
なる。この時、起動指令が再度与えられる時刻ｔ１にお
いて、サーボ制御装置の出力するサーボロックオン信号
は未だオン状態を示したままである。よって、非常停止
状態からサーボロック状態へ移行する場合には、サーボ
ロックオン信号がオンである時に、機械ロックを解除す
るようにしているので、起動指令が付与された時刻ｔ１
の瞬間に機械ロックが解除されることになる。しかし、
この時は、現実には、未だ、サーボモータはサーボロッ
ク状態にはなっていない。この結果、ロボットアームの
垂れ下がりが生じるという問題がある。

【０００９】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、起動指令と非常停止指令
が短周期で行われても、その切り換え時におけるロボッ
トアームの重力による垂れ下がりを防止することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、サーボ制御装
置がサーボロック指令信号を入力した時から、サーボロ
ック解除指令信号を入力した後所定時間遅れた時までの
間、サーボモータがサーボロック状態となっていること
を示したサーボロックオン信号を出力するサーボロック
応答手段を有しており、非常停止指令手段により非常停
止が指令された場合には、前記サーボロック解除指令信
号を出力し、サーボ制御装置への給電を停止し、機械的
ブレーキを機械ロック状態とする非常停止制御手段と、
起動指令手段により起動指令が与えられた時には、所定
時間が経過してサーボロックオン信号がオフ状態を示す
状態になった後、サーボ制御装置にサーボロック指令信
号を出力し、サーボロックオン信号をサーボ制御装置か
ら入力した時に、機械的ブレーキの機械ロック状態を解
除する起動制御手段とを設けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用及び発明の効果】非常停止指令が与えられてから
所定時間以内に起動指令が与えられても、起動制御手段
により、起動指令が与えられた後、所定時間が経過して
サーボロックオン信号がオフ状態を示す状態になった後
に、初めて、サーボ制御装置にサーボロック指令信号を
出力される。そして、その後、サーボ制御装置からサー
ボロックオン信号を入力した時に、機械的ブレーキの機
械ロック状態が解除される。よって、非常停止指令から
起動指令までの期間が短くても、サーボロックが完全に
かかってから、機械ロックが解除されるので、切り換え
時におけるロボットアームの重力による垂れ下がりが防
止される。

【００１２】

【実施例】以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明
する。図１は６軸多関節ロボットの機構を示した機構図
である。１０がロボット本体であり、フロアに本体１０
を固定するベース１３が配設され、ベース１３上にはコ
ラム１２が固設されており、コラム１２はボディ１４を
回転自在に配設している。ボディ１４はアッパーアーム
１５を回動自在に軸支し、アッパーアーム１５は、フォ
アアーム１６を回動自在に軸支している。ボディ１４、
アッパーアーム１５、フォアアーム１６は、それぞれ、
サーボモータSm１，Sm２，Sm３（図２参照）によって、
軸ａ，ｂ，ｃの回りに回転駆動される。この回転角はエ
ンコーダＥ１，Ｅ２，Ｅ３によって検出される。フォア
アーム１６の先端部にはツイストリスト１７がｄ軸の周
りに回転可能に軸支され、ツイストリスト１７にはベン
ドリスト９がｅ軸の周りに回動自在に軸支されている。
ベンドリスト９には先端にフランジ１８ａを有するスイ
ベルリスト１８がｆ軸の回りに回転可能に軸支されてい
る。また、フランジ１８ａにはハンド１９が取り付けら
れている。ｄ軸、ｅ軸、ｆ軸はサーボモータSm４、Sm
５、Sm６によって駆動され、その回転角はエンコーダＥ
４，Ｅ５，Ｅ６によって検出される。ハンド１９の開閉
動作は工具駆動回路２３により制御される。

【００１３】又、サーボモータSm１〜Sm６の図示しない
駆動軸には機械的ロック装置Ｂ１〜Ｂ６が、それぞれ、
取り付けられている。機械的ロック装置Ｂ１〜Ｂ６は、
クラッチディスクブレーキで構成されており、通常、コ
イルスプリングの押圧力によりクラッチはオンとなって
機械的ロック状態となっている。このクラッチは電磁石
への通電により、電磁力がコイルスプリングの押圧力を
越え、クラッチはオフ状態となる。これにより、機械的
ロック状態が解除される。この電磁石への通電は、ＣＰ
Ｕ２０により制御される。

【００１４】図２は、本発明のロボットの起動停止装置
の電気的構成を示したブロックダイヤグラムである。Ｃ
ＰＵ２０には、メモリ２５、サーボモータを駆動するた
めのサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆ、動作開始指令、ジョ
グ運転の指令、教示点の指示等を行う操作盤２６が接続
されている。操作盤２６は、動作プログラムの各命令語
を上下スクロールさせながら、同時に、５行程表示でき
る表示画面２６５、動作軌跡に沿って動作点を順方向、
逆方向に、それぞれ、移動させることを指令する順方向
トレース開始キー２６１、逆方向トレース開始キー２６
２、表示画面２６５上のカーソルを上、下に、それぞ
れ、移動させて動作プログラムの命令語を指定できる移
動先教示点指定キー２６３、２６４、ジョグ運転の指令
を与えるジョグキー２６６とを有している。又、握り部
２７０の裏側面には左手の指の当たる位置にタッチスイ
ッチ２６７、右手の指の当たる位置にタッチスイッチ２
６８が設けられている。タッチスイッチ２６７、２６８
のいずれか一方が押下されている時、起動指令を意味
し、両タッチスイッチ２６７、２６８がオフの場合に
は、非常停止指令を意味する。尚、ロボットに取付けら
れた各軸ａ〜ｆ駆動用のサーボモータSm１〜Sm６は、そ
れぞれサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆによって駆動され
る。

【００１５】サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆのそれぞれ
は、ＣＰＵ２０から出力される各軸の角度指令値θ₁〜
θ₆、慣性モーメントＤ_i、重力トルクＴ_iに基づい
て、サーボモータSm１〜Sm６の出力トルクを制御する。
各駆動軸に連結されたエンコーダＥ１〜Ｅ６の出力する
検出角度α₁〜α₆はＣＰＵ２０及びサーボＣＰＵ２２
ａ〜２２ｆに入力しており、ＣＰＵ２０による各軸の慣
性モーメント及び重力トルクの演算及びサーボＣＰＵ２
２ａ〜２２ｆによる位置フィードバック制御、速度フィ
ードバック制御、電流フィードバック制御に用いられ
る。

【００１６】メモリ２５にはロボットを教示点データに
従って動作させるための動作プログラムが記憶されたＰ
Ａ領域とハンド１９の位置と姿勢を表す教示点データを
記憶するＰＤＡ領域と動作点の現在位置を記憶するＩＴ
Ａ領域、補間演算により求められた補間点における各軸
の角度指令値θ₁〜θ₆を記憶するＩＮＡ領域とエンコ
ーダＥ１〜Ｅ６から出力された検出角度α₁〜α₆を記
憶するＡＮＧ領域とが形成されている。

【００１７】又、各軸のサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆに
は３相電流を大きさ周波数を変化させて電流を制御する
ための電流制御装置ＳＣ１〜ＳＣ６が、それぞれ、設け
られている。図２、図３に示すように、電流制御装置Ｓ
Ｃ１には常開リレー接点ＲＣ２１を介して電源３０によ
って給電されており、機械的ブレーキＢ１は常閉リレー
接点ＲＣ１１を介してブレーキ用電源３１によって給電
されている。そして、リレー接点ＲＣ２１、ＲＣ１１
は、それぞれ、ＣＰＵ２０によって制御されるリレーコ
イルＲ２１、Ｒ１１により駆動される。他の軸について
も同様に構成されている。また、電流制御装置ＳＣ１〜
ＳＣ６には、コンデンサ３３が設けられている。このた
め、後述する非常停止によって給電が遮断されても、し
ばらくの間はコンデンサ３３の電力によりサーボロック
状態を継続できるようになっている。

【００１８】次に、本装置の作動について図４、図５、
図６のフローチャートを参照して説明する。図５はＣＰ
Ｕ２０による処理手順を示したフローチャートである。
ステップ１００において、タッチスイッチ２６７、２６
８の状態が入力され、ステップ１０２で両スイッチがオ
フ状態にある非常停止指令か否かが判定される。非常停
止指令であれば、ステップ１０４以下が実行される。こ
のタイミングは図４における時刻ｔ３である。即ち、図
４の（ｂ）は、非常停止指令信号を意味する。非常停止
信号がＨレベルの時は、タッチスイッチ２６７及び２６
８が共にオフされている時を意味する。

【００１９】次に、ステップ１０４で機械的ブレーキＢ
１〜Ｂ６を作動させて機械ロック状態とするために、リ
レーコイルＲ１１への通電を遮断する。これにより、機
械的ブレーキＢ１〜Ｂ６はコイルスプリングの付勢力に
よりクラッチがオンして機械ロック状態となる。図４の
（ｇ）はリレーコイルＲ１１への通電タイミングを表し
ている。時刻ｔ３で通電が遮断されて機械ロック状態と
なる。

【００２０】この後すぐにステップ１０６で、リレーコ
イルＲ２１への通電を遮断することでリレー接点ＲＣ２
１が開状態となり電流制御装置ＳＣ１への給電が停止さ
れる（他の軸も同様）。また、ステップ１０８で第２所
定時間Ｔ２を計時するためにタイマが起動される（図４
の(c))。これによって各サーボモータへの給電が停止さ
れたためサーボロック状態は解除されるが（ステップ１
１０）、上述したコンデンサ３３に蓄えられている電気
量によって一定の時間はサーボロック状態が維持され
る。これは機械ロックがオン状態となるまでに一定の遅
れがあるため、この時間をサーボロックで補償するため
である。この後、実行ステップはステップ１００へ戻
る。

【００２１】一方、ステップ１０２において、非常停止
指令でない、即ち、起動指令であると判定された場合に
は、ステップ１１２以下が実行される。図４の（ａ）
は、起動指令信号を意味する。起動指令信号がＨレベル
の時は、タッチスイッチ２６７又は２６８がオンされて
いる時を意味する。起動指令信号と非常停止指令信号と
は反転関係にある。

【００２２】次に、ステップ１１２において、リレーコ
イル２１に通電して、リレー接点ＲＣ２１をオンとする
ことで電流制御装置ＳＣ１に給電が開始される。次に、
ステップ１１４において、タイマがステップ１０６で設
定された時間Ｔ２の計時を完了したか否かが判定され
る。即ち、非常停止指令があってから時間Ｔ２が経過し
たか否かが判定される。時間Ｔ２が経過していなけれ
ば、ステップ１００に戻る。即ち、この時間Ｔ２が経過
するまでは、起動指令信号は受付られず拒否される。こ
の時間Ｔ２は機械的ブレーキＢ１が完全に作動し機械ロ
ック状態となるまでの遅延時間にほぼ等しく設定されて
いる。

【００２３】ステップ１１４で非常停止指令があってか
ら時間Ｔ２が経過したと判定されると、ＣＰＵ２０によ
ってダミーの起動指令信号（以下、内部の起動指令信号
と呼ぶ）をＯＦＦ状態とする。この内部の起動指令信号
は、後述するサーボＣＰＵ２２ａをサーボロック状態と
するためのトリガとなるものである（ステップ１１
５）。次にステップ１１６に移行して各サーボＣＰＵ２
２ａ〜２２ｆの出力するサーボロックオン信号がオフ状
態、即ち、Ｌレベルか否かが判定される。判定結果がNo
であれば、内部の起動指令信号のＯＦＦに応答してサー
ボロックオン信号がＬレベルとなるまで待機する。

【００２４】次に、ステップ１１６の判定結果がYes の
場合には、前回の非常停止指令時刻ｔ３から第２所定時
間Ｔ２が経過して、完全に機械ロック状態となってい
る。従って、ステップ１１８において、内部の起動指令
信号をＯＮとして、各サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆに対
して、起動指令を意味するサーボロック指令信号が出力
される。このタイミングは時刻ｔ５となる。この信号を
受けて、後述するように、各サーボＣＰＵ２２ａ〜２２
ｆは各サーボモータＳｍ１〜Ｓｍ６をサーボロック状態
とする。

【００２５】次に、ステップ１２０において各サーボＣ
ＰＵ２２ａ〜２２ｆの出力するサーボロックオン信号が
オン状態、即ち、Ｈレベルか否かが判定される。判定結
果がYes であれば、サーボモータＳｍ１〜Ｓｍ６が完全
にサーボロック状態となった後であるため、ステップ１
２２においてリレーコイルＲ１１へ通電することで、リ
レー接点ＲＣ１１が閉状態とし、機械的ブレーキＢ１は
機械ロックを解除した状態とする（図４の時刻ｔ６）。
そして、ステップ１２０でサーボロックオン信号がＨレ
ベルでないと判定された時には、ステップ１００に戻っ
て、上記の処理が切り返される。

【００２６】このような処理により、非常停止後に直ち
に起動指令が付与されても、第２所定時間Ｔ２が経過し
て、サーボロックオン信号がオフ状態になっていること
を確認した上で、サーボロック指令信号が電流制御装置
に出力される。よって、起動指令が付与された後、直ち
に、機械的ロック装置が解除状態となることはない。

【００２７】図６は、サーボＣＰＵ２２ａにＣＰＵ２０
から内部の起動指令信号が入力された時のサーボＣＰＵ
２２ａの処理手順を示したフローチャートである。他の
サーボＣＰＵ２２ｂ〜２２ｆも同様である。即ちこの処
理は内部の起動指令信号が入力されると（ステップ２０
０）、サーボロック指令としてサーボモータに通電して
サーボロック状態とする（ステップ２０２）。そして、
ＣＰＵ２０に対する応答信号としてサーボロックオン信
号をオン状態とする（ステップ２０８）。ただし、実際
には、内部の起動指令信号が入力された時（図４のｔ
１，ｔ５）からサーボロック状態となるまでには、遅れ
時間Ｔ１（第１所定時間）が存在する。このため本実施
例はサーボロック信号をオンとすることにより（図４の
ｔ２，ｔ６）、サーボロック状態となったことを実際に
確認した上で機械ロックを解除するのである。一方、内
部の起動指令信号がＯＦＦとなり、サーボロック解除の
指令が与えられた時には、サーボロックオン信号をオフ
状態（Ｌレベル）（ステップ２１２）とする（図４のｔ
５）。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な実施例装置で使用されるロボ
ットを示した構成図

【図２】ロボットの制御装置の構成を示したブロック
図。

【図３】非常停止時の給電電力の遮断経路、機械的ブレ
ーキの作動経路を示した回路図。

【図４】本装置の動作を示したタイミングチャート。

【図５】本装置のＣＰＵにより処理手順を示したフロー
チャート。

【図６】サーボＣＰＵによるサーボロック及びその解
除、サーボロックオン信号の発生手順を示したフローチ
ャート。

【図７】従来装置の動作の様子を示したタイミングチャ
ート。

【符号の説明】

１０…ロボット１８…スイベルリスト１８ａ…フランジ１９…ハンド２０…ＣＰＵ（非常停止制御手段、起動制御手段）２６…操作盤２６７、２６８…タッチスイッチ（起動指令手段、非常
停止制御手段）ステップ１０４〜１１０…非常停止制御手段ステップ１１２〜１２２…起動制御手段ステップ２００〜２１６…サーボロック応答手段２２ａ〜２２ｆ…サーボＣＰＵ（サーボ制御装置）ＳＣ１〜ＳＣ６…電流制御装置（サーボ制御装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各軸を回転させるサーボモータに通電し
て回転を制御するサーボ制御装置を有し、前記サーボモ
ータに通電した状態で回転をロックしたサーボロック状
態、及び、各軸を機械的ブレーキにより機械ロック状態
とすることができるロボットの起動停止装置において、前記サーボ制御装置はサーボロック指令信号を入力した
時から、サーボロック解除指令信号を入力した後所定時
間遅れた時までの間、前記サーボモータがサーボロック
状態となっていることを示したサーボロックオン信号を
出力するサーボロック応答手段を有しており、前記機械ロック状態を解除して前記サーボロック状態と
することを指令する起動指令手段と、前記ロボットに対して給電を遮断して機械ロック状態と
することを指令する非常停止指令手段と、前記非常停止指令手段により非常停止が指令された場合
には、前記サーボロック解除指令信号を出力し、前記サ
ーボ制御装置への給電を停止し、前記機械的ブレーキを
前記機械ロック状態とする非常停止制御手段と、前記起動指令手段により起動指令が与えられた時には、
前記所定時間が経過して前記サーボロックオン信号がオ
フ状態を示す状態になった後、前記サーボ制御装置に前
記サーボロック指令信号を出力し、前記サーボロックオ
ン信号を前記サーボ制御装置から入力した時に、前記機
械的ブレーキの機械ロック状態を解除する起動制御手段
とを設けたことを特徴とするロボットの起動停止装置。