JPH0746285B2

JPH0746285B2 - サ−ボ制御装置

Info

Publication number: JPH0746285B2
Application number: JP61195967A
Authority: JP
Inventors: 聖 ▲高▼桑
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-08-21
Filing date: 1986-08-21
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS6352206A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、多関節ロボツトなどにおける可動部の動作
範囲を制御するサーボ制御装置に関するものである。

［従来の技術］第３図は従来の一般的な多関節ロボツトの一例を示す。
図において、（１）はベース（２）と、このベース
（２）に立設されたポール（３）とからなる基台、
（４）は上記ポール（３）の先端部に設定されて水平周
りに旋回する旋回本体、（５）はこの旋回本体（４）に
支持されて垂直面内で旋回するアームで、このアーム
（５）は上記上アーム（６）と下アーム（７）とで構成
されている。

（８）は上アーム（６）の先端部に支持されてヘツド
（９）をユニバーサルに移動させるユニバーサルジヨイ
ント部で、このユニバーサルジヨイント部（８）は上記
上アーム（６）の軸線周りに旋回する第１のユニバーサ
ルジヨイント部（8A）と、この第１ユニバーサルジヨイ
ント部（8A）の軸線を通る平面内で旋回する第２のユニ
バーサルジヨイント部（8B）と、この第２のユニバーサ
ルジヨイント部（8B）の旋回軸に直交する軸周りに旋回
するフランジ部（8C）とから構成されている。

上記ユニバーサルジヨイント部（８）によつて、ヘツド
（９）はアーム（５）の先端部でユニバーサルに駆動さ
れる。そして、上記ヘツド（９）がチヤツクである場合
には、このチヤツクによつて被加工材を所定位置に移動
させることができる。

このように、上記可動部（10）は、旋回本体（４）、ア
ーム（５）、ユニバーサルジヨイント部（８）から構成
されているが、以下、説明を簡略化するために、便宜上
たとえば上アーム（６）と下アーム（７）との間の可動
部材関係のように、１対の可動部材（11）と（11A）に
つき第４図を参照して説明する。

第４図において、一方の可動部材（11）は回転軸体（1
3）を介して他方の可動部材（11A）に対して旋回可能に
結合され、この回転軸体（13）はサーボモータ（15）と
減速機（16）からなる駆動装置（14）で回転駆動され
る。

上記回転軸体（13）には、１対のホルダ（17）、（18）
が固定され、一方のホルダ（17）には第５図に示すよう
に１対の可動ストツパ（19A），（19B）が固定され、他
方のホルダ（18）には１対の検出片（20A）、（20B）が
固定されている。一方の可動ストツパ（19A）は反時計
周りに旋回したとき、その端面（19a）が可動部材（1
1）に固定された固定ストツパ（21）の一端面（21a）に
当接し、他方の可動ストツパ（19B）は時計周りに旋回
したとき、その端面（19b）が固定ストツパ（21）の他
端面（21b）に当接して、可動部材（11）の旋回が停止
する。

ホルダ（18）に固定された一方の検出片（20A）は反時
計周りに旋回したとき、その端面（20a）が可動部材（1
1A）に固定された一方の動作制限検出器（25）であるマ
イクロスイツチのアクチユエータ（25a）に当接し、他
方の検出片（20B）は時計周りに旋回したとき、その端
面（20b）が他方の動作制限検出器（26）であるマイク
ロスイツチのアクチユエータ（26a）に当接し、それぞ
れ検出信号を出力する。

第６図は可動部材（11）の駆動制御系を示す。図におい
て、（27）はマイクロコンピユータで、このマイクロコ
ンピユータ（27）はマイクロプロセツサ（28）、ROM（2
9）、RAM（30）、入力部（31）、出力部（32）からな
り、入力部（31）には動作制限検出器（25）、（26）が
接続され、他の可動部材（11A）〜（11N）の動作範囲の
各検出器（25A），（26A），…（25N），（26N）も上記
入力部（31）に接続されている。

上記マイクロコンピユータ（27）の出力部（32）には切
替回路（36）が接続されている。すなわち、マイクロコ
ンピユータ（27）の出力部（32）にはフリツプフロツプ
回路（37）の入力端子（Ｃ）が接続されており、このフ
リツプフロツプ回路（37）のセツト出力端子（Ｑ）がア
ンドゲート回路（38）の一方の入力端子に接続されてい
る。

また、上記可動部材（11），（11A）〜（11N）の動作範
囲の上下限位置を検出して、その上下限位置をマイクロ
コンピユータ（27）の入力部（31）に印加する動作制限
検出器（25），（26），（25A），（26A），…（25
N），（26N）は、オアゲート回路（39）を介してアンド
ゲート回路（38）の他方の入力端子に接続され、このゲ
ート回路（38）の出力端子が駆動制御回路（35）に接続
されており、他の可動部材（11A）〜（11N）の駆動装置
（14A）〜（14N）であるサーボモータ（15A）〜（15N）
および減速機（16A）〜（16N）を駆動制御する駆動制御
回路（35A）〜（35N）も接続されている。（特開昭60−
6375号参照）つぎに、上記構成の作動について説明する。

動作制限検出器（25）からの検出信号がマイクロコンピ
ユータ（27）の入力部（31）に印加されると、このマイ
クロコンピユータ（27）が可動部材（11）の動作原点位
置を求め、この動作原点位置を基準にして所定のプログ
ラミングにしたがつて出力部（32）から駆動制御回路
（35）に指令信号が印加され、サーボモータ（15）およ
び減速機（16）を回転駆動させて、可動部材（11）を回
転軸の周りに時計方向へ旋回運動させる。

その後、この可動部材（11）は動作制限検出器（25）の
オン動作位置の手前を下限位置として、第５図に示すよ
うに、上限位置までの動作範囲L1内で旋回駆動される。

このように、通常の駆動においては、可動部材（11）の
動作範囲L1における上下限位置はマイクロコンピユータ
（27）によつて駆動制御されるから、動作制限検出器
（25），（26）が検出片（20A），（20B）による当接を
受けて検出信号を発生することはない。したがつて、こ
れら動作制限検出器（25），（26）が故障しにくい。

他方、動作制限検出器（25）からの検出信号がマイクロ
コンピユータ（27）の入力部（31）に印加され、このマ
イクロコンピユータ（27）が可動部材（11）の動作原点
位置を求め、この動作原点位置を基準にして所定のプロ
グラミングにしたがつて出力部（32）から駆動制御回路
（35）に指令信号が印加される。

これと同時に、フリツプフロツプ回路（37）がセツトさ
れて、アンドゲート回路（38）のゲートを開放するか
ら、ヘツド（９）に保持された被加工物の重量変化など
により、可動部材（11）の質量が急激に増大するなどの
理由により、可動部材（11）が動作範囲L1を越えて、検
出片（20A），（20B）が動作制限検出器（25），（26）
であるマイクロスイツチのアクチユエータ（25a），（2
6a）に当接したとき、その動作制限検出器（25），（2
6）がその検出信号を発生し、この検出信号をオアゲー
ト回路（39）およびアンドゲート回路（38）より駆動制
御回路（35）に可動部材（11）の駆動停止指令信号を印
加し、サーボモータ（15）を急速停止させて可動部材
（11）の破損を防止する。

このように第１段の動作範囲L1はマイクロコンピユータ
（27）によつて駆動制御されるけれども、可動部材（1
1）の動作中に、万一このマイクロコンピユータ（27）
が暴走や故障といつた事故が発生した場合、第２段の動
作範囲L2は、動作制限検出器（25），（26）からの検出
信号により、各ゲート回路（39），（38）を介して直接
に駆動制御回路（35）に印加することによつて制御すれ
ばよいから、第３段の動作範囲L3まで可動部材（11）が
移動し、可動ストツパ（19A），（19B）が固定ストツパ
（21）に直接衝突して重大な事故を招来するおそれがな
い。

また、動作原点位置検出器を動作制限検出器（25）に兼
用させたから、その部品点数が減少するばかりでなく、
通常の動作範囲であるところの第１段の動作範囲L1をそ
の部品点数の減少した間隔だけ長くすることができる。

したがつて、この動作範囲L1を長くしても、可動部材
（11）が大型化して質量の増大を招くことがなく、この
可動部材（11）の移動に際して、これに働らく慣性力が
増大せず、マイクロコンピユータ（27）からの作業指令
信号に対するヘツド（９）の移動速度や停止速度が低下
するのを防止できる。

上記のことは、他の可動部材（11A）〜（11N）の動作範
囲の上下限位置を動作制限検出器（25A），（26A）〜
（25N），（26N）で検出して、その上下限位置をマイク
ロコンピユータ（27）の入力部（31）に印加し、オアゲ
ート回路（39）およびアンドゲート回路（38）を介し
て、他の可動部材（11A）〜（11N）の駆動制御回路（35
A）〜（35N）を制御する場合についても同様である。

［発明が解決しようとする問題点］上記構成において、可動部材（11），（11A）〜（11N）
の設定数、つまり動作軸数と、上記各可動部材の動作原
点位置およびその動作範囲の上下限位置を検出する動作
制限検出器（25），（26）〜（25N），（26N）の数が一
致しない場合、第７図に示す切換スイツチ（40）を開閉
して、各検出器（25），（26）〜（25N），（26N）と駆
動制御回路（35）〜（35N）との接続を新らたに設定し
なおさなければならず、上記スイツチ（40）の切り換え
がきわめて面倒である欠点があつた。

この発明は上記欠点を改善するためになされたもので、
動作軸数と、動作制限検出器の数が一致しない場合で
も、両者の自動的な接続を適確に達成して安全性の高い
サーボ制御装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］複数の可動部材を有するロボットのそれぞれの上記可動
部材に対応して設けられたサーボモータを介して複数の
可動部材の旋回制御を行うサーボ制御装置において、上
記可動部材の旋回の動作範囲の上下限値を検出する２つ
の動作制限検出器からの検出信号の論理和をとるための
オアゲート回路を複数有する複合オアゲート回路と、上
記オアゲート回路の数と同じビット数を有するシフトレ
ジスタと、上記オアゲート回路の出力および上記シフト
レジスタの所定ビットの出力信号の論理積を出力するア
ンドゲート回路をそれぞれの上記オアゲート回路毎に有
する複合アンドゲート回路と、この複合アンドゲート回
路のそれぞれの出力の論理和を出力する多入力オアゲー
ト回路と、それぞれの上記サーボモータの駆動電流を所
定の制御信号にもとづき供給するとともに、この駆動電
流の供給が上記多入力オアゲート回路の論理和出力にも
とづき阻止される複合駆動制御回路と、通常の駆動に先
立ち上記動作制限検出器からの上記検出信号にもとづき
それぞれの上記各可動部材の旋回の動作原点位置を算出
するとともに、上記検出信号が伝えられた上記オアゲー
ト回路の出力信号が入力される上記アンドゲート回路を
開くように上記シフトレジスタの内容を設定するマイク
ロコンピュータと、を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

この発明によれば、通常の駆動に先立ち、可動部材の旋
回の動作範囲の上下限値を検出する動作制限検出器のい
ずれか一方からの検出信号を受けたマイクロコンピュー
タは、各可動部材の旋回の動作原点位置を演算して検出
する。このようにして、各可動部材の旋回の動作原点位
置の検出に供した検出信号はシフトレジスタに記憶され
るとともに、この検出信号が入力されるアンドゲート回
路をシフトレジスタの記憶内容により開き、その後の通
常駆動時に検出信号がこのアンドゲート回路に入力され
ると、この検出信号が上記アンドゲート回路を介して駆
動制御回路に印加され、各可動部材の駆動装置による各
可動部材の駆動を停止させることになる。

このように、上記検出器からの検出信号は記憶回路に記
憶されているから、動作軸数と、動作制限検出器の数が
一致しない場合でも、これら両者の接続がゲート回路を
介して自動的に達成されるとともに、各可動部材の駆動
を確実に停止させて、その安全性を高めることができ
る。

［発明の実施例］以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説明する。
第１図はこの発明の一実施例によるサーボ制御装置にお
ける可動部材の駆動制御系を示す。なお、以下の説明に
おいて、第６図と同一個所には同一符号を付して、その
詳しい説明を省略する。

第１図において、（41）は切換回路で、この切換回路
（41）はマイクロコンピユータ（27）の出力部（32）に
接続されている。すなわち、上記出力部（32）は記憶回
路、たとえばシフトレジスタ（42）の入力端子（Ｃ）に
接続されており、このシフトレジスタ（42）の各出力端
子（Q₀）〜（Q_n）がアンドゲート回路（43），（43A）
〜（43N）の一方の入力端子に接続されている。（Ｒ）
はシフトレジスタ（42）のリセツト端子である。

また、可動部材（11），（11A）〜（11N）の動作範囲の
上下限位置を検出する動作制限検出器（25），（26）お
よび（25A），（26A）〜（25N），（26N）は、対応する
各オアゲート回路（44），（44A）〜（44N）を介して、
上記各アンドゲート回路（43），（43A）〜（43N）の他
方の入力端子に接続されている。さらに、上記各アンド
ゲート回路（43），（43A）〜（43N）の出力端子は、多
入力オアゲート回路、たとえばオアゲート回路（45）を
介して駆動制御回路（35），（35A）〜（35N）に接続さ
れている。

なお、アンドゲート回路（43），（43A）〜（43N）を総
称して複合アンドゲート回路、オアゲート回路（44），
（44A）〜（44N）を総称して複合オアゲート回路、駆動
制御回路（35），（35A）〜（35N）を総称して複合駆動
制御回路と称する。

つぎに、上記構成の作動について説明する。

動作制限検出器（25）からの検出信号ａが第２図（ａ）
に示すように出力されてマイクロコンピユータ（27）の
入力部（31）に印加されると、このマイクロコンピユー
タ（27）が可動部材（11）の動作原点位置を求める。同
様にして、他の検出器（25A）〜（25N）からの検出信号
b,cが第２図（ｂ），（ｃ）に示すように出力され、マ
イクロコンピユータ（27）の入力部（31）に印加され
て、他の可動部材（11A）〜（11N）の動作原点位置を求
める。

以下、説明を簡略化するために、動作軸数が２軸、つま
り可動部材（11），（11A）のみが設定されている場合
において、これら２軸の駆動制御について説明する。

上記各可動部材（11），（11A）の動作原点位置を求め
たのち、マイクロコンピユータ（27）の出力部（32）か
ら出力信号ｄが、第２図（ｄ）で示すように生起され
る。すなわち、上記出力信号ｄは各検出器（25），（25
A）からの検出信号a1,b1に対応する信号d1,d2からな
る。

上記各出力信号d1,d2はシフトレジスタ（42）に記憶さ
れ、このシフトレジスタ（42）の各出力端子（Q₀），
（Q1）には出力信号e,fが第２図（ｅ），（ｆ）で示す
ように生起され、アンドゲート回路（43），（43A）の
一方の入力端子に印加されて、このアンドゲート回路
（43），（43A）のゲートを開き、このサーボ制御装置
を監視状態に保持している。

この監視状態において、第２図（ａ），（ｂ）で示すよ
うに、検出器（25）もしくは（25A）から検出信号a2,b2
が生起された場合、各オアゲート回路（44），（44A）
を介して、アンドゲート回路（43）もしくは（43A）の
他方の入力端子に印加し、上記検出信号a2,b2に対応す
る出力信号g1,g2をオアゲート回路（45）より駆動制御
回路（35），（35A）に印加する。

すなわち、上記出力信号g1,g2は可動部材（11），（11
A）の駆動停止指令信号となつて、サーボモータ（15）
を急速停止させ、可動部材（11），（11A）の破損を有
効に防止する。

また、可動部材（11），（11A）の動作中に、万一この
マイクロコンピユータ（27）が暴走した場合、その出力
部（32）から出力信号d3が、第２図（ｄ）で示すように
生起されるけれども、シフトレジスタ（42）の記憶状態
に変動がないから、アンドゲート回路（43），（43A）
のゲートは開放されたままであり、このサーボ制御装置
の監視状態を保持している。

したがつて、上記コンピユータ（27）の暴走で、第１段
の動作範囲L1を越えて第２段の動作範囲L2に突入する
と、動作制限検出器（25），（26）または（25A），（2
6A）からの検出信号によつて、上記と同様の制御動作で
可動部材（11），（11A）に対するサーボモータ（1
5），（15A）の急速停止制御を達成することができる。

このように、上記検出器（25），（25A）からの検出信
号はシフトレジスタ（42）に記憶されているから、動作
軸数が２軸であるのに対して、動作制限検出器の数が２
以上の複数個であつて、これら両者の数が一致しない場
合でも、これら両者の接続がゲート回路（43），（43
A）を介して自動的に達成されるとともに、各可動部材
（11），（11A）の駆動を確実に停止させて、その安全
性を高めることができる。

［発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、マイクロコン
ピユータが各可動部材の動作原点位置を動作制限検出器
からの検出信号で検出したのち、上記各検出器からの検
出信号は記憶回路に記憶されているから、可動部材の設
定数、つまりは、動作軸数と、動作制限検出器の数とが
一致しない場合でも、新たに接続を設定し直すといった
面倒を要することなく、通常の駆動に先立つ動作制限検
出器からの検出信号にもとづき動作異常を正しく検出す
るように自動的に内部設定がなされ、各可動部材の駆動
停止を確実に達成することができ、所期のサーボ制御動
作の安全性を確保することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の一実施例によるサーボ制御装置にお
ける可動部材の駆動制御系を示すブロツク図、第２図は
第１図の動作を説明するためのタイムチヤート、第３図
はサーボ制御装置の一例を多関節ロボツトについて示す
斜視図、第４図は可動部材における駆動制御装置の側面
図、第５図は同駆動制御装置の要部の平面図、第６図は
従来のサーボ制御装置の可動部における駆動制御系を示
すブロツク図、第７図は従来のサーボ制御装置の可動部
における駆動制御系の他の例を示すブロツク図である。（11）〜（11N）…可動部材、（14）…駆動装置、（2
5），（26）〜（25N），（26N）…動作制限検出器、（2
7）…マイクロコンピユータ、（35）〜（35N）…駆動制
御回路、（42）…記憶回路、（43）〜（43N）…アンド
ゲート回路。なお、図中、同一符号は同一または相当部分をす。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の可動部材を有するロボットのそれぞ
れの上記可動部材に対応して設けられたサーボモータを
介して複数の可動部材の旋回制御を行うサーボ制御装置
において、上記可動部材の旋回の動作範囲の上下限値を
検出する２つの動作制限検出器からの検出信号の論理和
をとるためのオアゲート回路を複数有する複合オアゲー
ト回路と、上記オアゲート回路の数と同じビット数を有
するシフトレジスタと、上記オアゲート回路の出力およ
び上記シフトレジスタの所定ビットの出力信号の論理積
を出力するアンドゲート回路をそれぞれの上記オアゲー
ト回路毎に有する複合アンドゲート回路と、この複合ア
ンドゲート回路のそれぞれの出力の論理和を出力する多
入力オアゲート回路と、それぞれの上記サーボモータの
駆動電流を所定の制御信号にもとづき供給するととも
に、この駆動電流の供給が上記多入力オアゲート回路の
論理和出力にもとづき阻止される複合駆動制御回路と、
通常の駆動に先立ち上記動作制限検出器からの上記検出
信号にもとづきそれぞれの上記各可動部材の旋回の動作
原点位置を算出するとともに、上記検出信号が伝えられ
た上記オアゲート回路の出力信号が入力される上記アン
ドゲート回路を開くように上記シフトレジスタの内容を
設定するマイクロコンピュータと、を備えたことを特徴
とするサーボ制御装置。