CN100542756C - 机器人控制装置 - Google Patents

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Abstract

机器人控制装置，向在与给机器人供给动力的伺服放大器52和控制机器人的动作的处理器51连接的伺服电源连接·切断电路50内配置的、充电用的继电器KA1以及主电路连接用的电磁接触器KM1，从处理器51分别发出励磁/非励磁指令，同时，通过处理器51监视充电用的继电器KA1以及主电路连接用的电磁接触器KM1的各自的接点的开闭状态，从处理器51检测各自的接点是否按指令进行开闭，这样，来检查电源连接·切断电路50内是否有故障。由此，就能够提供检测电源连接·切断电路的故障的廉价而且安全性高的机器人控制装置。

Description

机器人控制装置
技术领域
本发明涉及机器人控制装置，特别涉及具有使用软件的、廉价而且安全性高的伺服电源连接·切断电路的机器人控制装置。
背景技术
机器人控制装置的伺服放大器具有AC/DC变换器。在这样的伺服放大器中，因为在电源投入时大量的冲击电流流入伺服放大器内的平滑用电容器(以下简记为电容器)，所以在机器人控制装置中准备有预充电电路。
在伺服放大器起动时，设置与在预充电电路内的充电电阻(以下简记为电阻)串联的接点(继电器或者电磁开闭器)，和为在起动时执行预充电后和主电源连接、而与电阻和串联接点的串联线路并联的主电路接点，首先，闭合和电阻串联的接点，开始预充电，在给电容器充电后闭合主电路接点。
另一方面，在异常停止时切断伺服电源时，预充电接点、主电路接点两者都被打开，而为安全起见，需要检测接点的熔接故障。
现有技术，例如在下述专利文献1或者下述专利文献2中记载的异常停止电路中，为实现检测接点的熔接故障的功能，使用了基于硬件的电路，而电路复杂，成本也高。
图1是机器人1和机器人控制装置2的概略电气系统图。图1所示的控制部11，包含：用于控制机器人的动作的CPU及其外围电路，为了机器人1进行预定的作业，给伺服放大器指令，来控制机器人1的动作以及姿势。
另外，在控制部11中，连接有示教操作盘13，作业者操作示教操作盘，这样就能够示教机器人1的动作，或者对于机器人控制装置2进行各种设定。
伺服放大器12，根据来自控制部11的指令，驱动在机器人1的各关节上安装的伺服电动机。另外，伺服放大器12，从在各个电动机上安装的旋转编码器，经由信号线15接收关于旋转角以及速度的反馈信息，向控制部11发送这些控制伺服电动机所必要的信息。
伺服电源连接·切断电路14，根据机器人1的起动的请求，通过伺服放大器12、动力线16投入向机器人1的伺服电动机的动力用电源，或者在发生异常停止的请求时，立即切断向伺服电动机的动力用电源的供给，以确保安全。
图2是图1所示的伺服放大器12内的方框结构图。伺服放大器12，具有：把作为动力源的AC电源变换为DC电源的AC/DC变换器21、和根据来自控制部11的指令把DC电源变换为电流控制的AC电源的逆变器22。另外，为了平滑AC/DC变换器21的输出电压设置有大容量的平滑用的电容器23。向逆变器22输入用电容器23平滑后的DC电压。
在对于伺服放大器12连接伺服电源时，在电容器23的电荷的积蓄是不充分的状态下，直接施加电源电压时，因为对于电容器23流入大的冲击电流，或者对于电流路径上的电气电路产生恶劣影响，或者引起电压临时下降，所以在连接电源前，一般通过电阻对于电容器23进行预充电。
图3是表示图1所示的伺服电源连接·切断电路14的细节的图，图4是表示图3所示的伺服电源连接·切断电路14的状态转移的图。图3所示的伺服电源连接·切断电路14，具有下述功能：即在操作员按下了异常停止开关31时，切断向伺服放大器12的动力用电源(以下记为伺服电源)的供给的功能；和在操作员解除异常停止开关31、按压复位开关32时，连接伺服电源的功能。
另外，在连接伺服电源时，为防止对于伺服放大器12流入大的冲击电流，具有进行预充电的功能。
以下说明伺服电源连接·切断电路14的细节。在图3和图4中，KA1、KA2、KA3表示继电器，KM1、KM2表示电磁接触器。对于这些继电器以及电磁接触器，使用保证常开接点和常闭接点的联动性的(进行互锁的)设备。
例如，在KM1的常闭接点KM1-1闭合时，保证常开接点KM1-4～KM1-6为打开状态。
最初，这些继电器(KA1～KA3)以及电磁接触器(KM1，KM2)所有都为关断状态(图4的S0状态)。
此时，如在各个继电器、电磁接触器上无常开接点熔接或者恢复不良这样的故障、常开接点打开的话，则接点KA2-2、KM1-1、KA3-2、M2-1就成为闭合状态。
在该状态下，当操作员按压复位开关32时，KA1成为接通状态，KA1-1、KA1-2闭合(图4的S1状态)。此时如果异常停止信号开关31为闭合状态，则通过这些接点，接通KA2、KA3(图4的S2状态)。此外，如果异常停止信号开关31为打开状态，则不接通KA2、KA3。
当接通KA2、KA3时，因为KA2-2、KA3-2打开，所以KA1成为关断状态，但是因为通过KA2-1以及KA3-1流过电流，所以在异常停止开关31为闭合状态期间，保持KA2、KA3的接通状态(图4的S3状态)。因此，按压复位开关32的操作用短的时间即可。
当KA2接通、KA1关断时，KM1-3、KM2-3闭合，KM1接通。此时，因为KM1-4～KM1-6、KA3-4～KA3-6分别成为闭合状态，KA3接通，所以通过KA3-4～KA3-6以及充电电阻35，对于伺服放大器12内的电容器23电荷就被积蓄起来。因为此时的电流由充电电阻35限制，所以没有大的冲击电流流过。
投入延迟电路36，被设定为从KA3接通的时间开始，经过在伺服放大器12内的电容器23的电荷充分积蓄的时间后，通过KA1-3～KA3-3接通KM2。通过这样做，就能防止KM2-4～KM2-6接通时流过冲击电流。
如上，最终，仅KA1成为关断状态，其他的KA2、KA3、KM1、KM2全部成为接通状态，运行准备结束(图4的S4状态)。
当按压异常停止开关31的按钮时，全部的(KA1～KA3)以及电磁接触器(KM1，KM2)关断，返回最初的状态(图4的S0的状态)。
万一，如果在最初的状态下(S0)在构成伺服电源连接·切断电路14的继电器或者电磁接触器上由于常开接点的熔接等理由有常开接点不能复原那样的不良，则对应KA2-2、KM1-1、KA3-2、M2-1中的故障的部件的接点不成为闭合状态。因此，不会发生从S0到S1的转移，而不成为向伺服放大器供给电源的状态亦即S3、S4的状态。因此，在操作员觉察到故障同时有故障的状态下，就不会投入伺服电源，故此能够确保安全。
【专利文献1】特开2004-237416号公报(参照说明书的段落号码[0023]～[0037]以及附图的图3、4)。
【专利文献2】特开2005-165755号公报(参照权利要求书的[权利要求1]、说明书的段落号码[0023]～[0037]以及附图的图1、2)。
通过上述的电源连接·切断电路，在对于电源连接·切断电路的故障确保安全性的同时，通过进行预充电，就能够抑制向伺服放大器的冲击电流，但是由于电路复杂部件数目增加，不可避免成本要增加。另外，保证常开·常闭接点的联动性的继电器，相对于一般的继电器价格非常高，这也成为成本增加的重要原因。
在接通伺服电源前，能够检测出电源连接·切断电路的故障，但是存在一旦接通后，不能在接通中进行故障检测这样的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题而形成的，其目的是：提供能够检测电源连接·切断电路的故障的廉价且安全性高的机器人控制装置。
基于实现上述目的的本发明的机器人控制装置，其在伺服电源连接·切断电路的控制中使用处理器，分别对于预充电用的继电器以及主电路连接用的电磁接触器发出连接·切断指令，同时，由处理器能够监视各自的连接·切断的状态，其特征在于，由处理器检测各个接点是否按指令进行开闭，由此来检查伺服电源连接·切断电路中有无故障。
基于实现上述目的的本发明的机器人控制装置，具有：处理器；具有AC/DC变换器的伺服放大器；用于防止向所述AC/DC变换器内的平滑用的电容器充电时的冲击电流的电阻；与该电阻串联的第一接点；根据来自所述处理器的指令开闭所述第一接点的第一开闭电路；检测所述第一接点的开闭状态并通知所述处理器的第一检测电路；与所述电阻以及第一接点并联设置的第二接点；根据来自所述处理器的指令开闭所述第二接点的第二开闭电路；和检测所述第二接点的开闭状态并通知所述处理器的第二检测电路；
在所述电容器充电时，在闭合所述第一接点、将所述电容器充电后，进行闭合所述第二接点的动作，
其特征在于，
通过所述处理器向所述第一开闭电路以及第二开闭电路分别指令开闭所述第一接点以及第二接点，通过所述第一检测电路以及第二检测电路分别检测所述第一接点以及第二接点是否按指令开闭，由此进行所述第一接点以及第二接点的异常检查。
根据本发明，有意识地进行预充电用继电器的接点和主电路用电磁接触器的接点的开闭，即使在伺服放大器的电源接通中也能实施预充电用继电器的接点和主电路用电磁接触器的动作检查，故此能够提供具有廉价而且安全性高的伺服电源连接·切断电路的机器人控制装置。
附图说明
图1是机器人和机器人控制装置的概略电气系统图。
图2是图1所示的伺服放大器内的方框结构图。
图3是表示图1所示的伺服电源连接·切断电路的细节的图。
图4是表示图3所示的伺服电源连接·切断电路的状态转移的图。
图5是表示根据本发明的伺服电源连接·切断电路的第一实施形态的图。
图6是表示伺服电源投入时的顺序的时序图。
图7是表示伺服电源投入后的伺服电源连接·切断电路的第一故障检查方法的时序图。
图8是表示伺服电源投入后的伺服电源连接·切断电路的第二故障检查方法的时序图。
图9是表示根据本发明的伺服电源连接·切断电路的第二实施形态的图。
具体实施方式
图5是表示根据本发明的伺服电源连接·切断电路的第一实施形态的图。如图5所示，在伺服电源连接·切断电路50上连接有处理器51和伺服放大器52。异常停止开关、复位开关、预充电用继电器KA1的接点KA1-0以及主电路用电磁接触器KM1的接点KM1-0，被连接到输入电路53，可以由处理器51读取这些开关以及接点的状态。通过预充电用继电器KA1的接点KA1-1以及充电电阻55，在伺服放大器12内的电容器上积蓄电荷。
另外，由处理器51发出指令而从输出电路54输出的信号线被连接到励磁预充电用继电器KA1的线圈和励磁主接点用电磁接触器KM1的线圈上，能够由处理器51控制预充电用继电器KA1以及主接点用电磁接触器KM1的各接点的开闭。
首先，使用图6说明伺服电源投入时检查伺服电源连接·切断电路50的故障的方法。
图6是表示伺服电源投入时的顺序的时序图。
最初，在电源投入时，预充电用继电器KA1以及电磁接触器KM1都为关断状态。此时，在继电器KA1的常开接点KA1-1、电磁接触器KM1常开接点KM1-1没有熔接或者复原不良的故障，而如果常开接点KA1-1、KM1-1打开，则继电器KA1的常闭接点KA1-0以及电磁接触器KM1常闭接点KM1-0成为闭合状态。这些常闭接点KA1-0、KM1-0的状态，因为能够分别通过输入电路53内的预充电继电器监视器输入以及主接点监视器输入由处理器51读取，所以处理器51能够判断预充电用继电器KA1以及电磁接触器KM1中无故障。
在该状态下，当操作员按压复位开关时，处理器51通过输入电路53检测复位开关被按压这一事实。此时，仅在通过输入电路53读取到异常停止信号开关31为闭合状态、而且预充电继电器监视器输入以及主接点监视器输入一起接通亦即接点为闭合状态的场合，处理器51才向预充电用继电器KA1发出接通的指示(t1的定时)。
处理器51，接通预充电用KA1继电器，接着在一定时间后，或者在检测到在伺服放大器52内部的电容器的电荷充分积蓄后，对于主电路用电磁接触器KM1发出接通的指示(t2的定时)。
t2的定时以后，处理器51读取预充电继电器监视器输入以及主接点监视器输入一起成为接通状态的事实，由此来确认输入电路53中无故障。
下面使用图7说明在投入伺服电源后检查伺服电源连接·切断电路的故障的方法。
图7是表示伺服电源投入后的伺服电源连接·切断电路的第一故障检查方法的时序图。在伺服电源投入后，预充电用继电器KA1以及电磁接触器KM1都为接通状态。在该状态下，从处理器51对于各个发出关断指令(t3的定时)。此时，如果在各个继电器KA1、电磁接触器KM1上无常开接点KA1-1、KM1-1的熔接或者复原不良这样的故障、且常开接点KA1-1、KM1-1打开，则继电器KA1以及电磁接触器KM1的常闭接点KA1-0、KM1-0成为闭合状态。常闭接点KA1-0、KM1-0的状态，因为可以通过预充电继电器监视器输入以及主接点监视器输入由处理器51读取，所以处理器51确认预充电用继电器KA1以及电磁接触器KM1无故障。
其后立即对预充电用继电器KA1以及电磁接触器KM1发出接通指令，预充电用继电器KA1以及电磁接触器KM1返回接通状态(t4的定时)。在预充电用继电器KA1以及电磁接触器KM1关断期间，对于伺服放大器52不供给电力，而该时间为数十毫秒，非常短，其间，通过在伺服放大器52中的电容器的充电电力继续动作，基本上可以忽略对于机器人的动作的影响。
这样的故障检查，因为能够通过来自处理器51的指示实施，所以能够避免进行消费电力大、容易产生停止电力供给的影响的动作的时间来实施。作为一例，故障检查，有以下方法：即对于机器人的各轴加制动、在停止对伺服电动机的转矩供给的状态下实施的方法，和在机器人在作业和作业之间的空隙时间休止的状态下实施的方法。
图8是表示伺服电源投入后的伺服电源连接·切断电路的第二故障检查方法的时序图。在迄今的例子中，同时进行预充电用继电器KA1和电磁接触器KM1的故障检查，但是通过分别设定预充电用继电器KA1和电磁接触器KM1的故障检查的定时，无需完全停止对伺服放大器52的电力供给也能实施故障检查。下面使用图8说明该实施例。
在伺服电源投入后，预充电用继电器KA1以及电磁接触器KM1都为接通状态。在该状态下，从处理器51首先对于预充电用继电器KA1发出关断指令(t5的定时)。此时，如果在预充电用继电器KA1上没有常开接点KA1-1的熔接或者复原不良这样的故障、而常开接点KA1-1打开的话，则预充电用继电器KA1的常闭接点KA1-0成为闭合状态。预充电用继电器KA1的常闭接点KA1-0的状态，因为通过预充电继电器监视器输入可由处理器51读取，所以处理器51确认在预充电用继电器KA1上没有故障。处理器51在其后立即向预充电用继电器KA1发出接通指令，预充电用继电器KA1以及电磁接触器KM1返回接通状态(t6的定时)。
处理器51接着对电磁接触器KM1发出关断指令(t7的定时)。此时，如果在电磁接触器KM1上没有常开接点KM1-1的熔接或者复原不良这样的故障、且常开接点KM1-1打开的话，则电磁接触器KM1的常闭接点KM1-0成为闭合状态。电磁接触器KM1的常闭接点KM1-0的状态，因为通过主接点监视器输入可由处理器51读取，所以处理器51确认在电磁接触器KM1上没有故障。其后，立即向电磁接触器KM1发出接通指令，电磁接触器KM1返回接通状态(t8的定时)。
遵照该定时，因为在预充电用继电器KA1关断时，通过主电路用的电磁接触器KM1向伺服放大器52供给电力，另外，在主电路用的电磁接触器KM1关断时，通过预充电用继电器KA1向伺服放大器52供给电力，所以能够把由故障检查引起的对于机器人动作的影响抑制到最小限度。这里，是先检查预充电用继电器KA1，后检查电磁接触器KM1，但是用相反的顺序也完全同样。
此外，为容易理解，在上述第一实施形态中，对于一个电磁接触器的场合进行了说明，但是和在现有技术中说明的电路同样，本发明也能够在双重化电磁接触器的电路中实施。
图9是表示根据本发明的伺服电源连接·切断电路的第二实施形态的图。第二实施形态与图5所示的第一实施形态比较，在将电磁接触器设置成双重这点上不同。在该第二实施形态的伺服电源连接·切断电路90中，除了图5所示的伺服电源连接·切断电路50，还设置第二电磁接触器KM2，由与第一处理器91不同的另外的第二处理器91A控制。异常停止开关使用双重接点的，有第一接点、第二接点。
异常停止开关的第一接点、复位开关、预充电用继电器KA1的接点KA1-0以及主电路用电磁接触器KM1的接点KM1-0，被连接到输入电路93，可以由处理器91读取这些开关以及接点的状态。通过预充电用继电器KA1的接点KA1-1以及充电电阻95，在伺服放大器12内的电容器上积蓄电荷。
另外，由处理器91发出指令、从输出电路94输出的信号线被连接到励磁预充电用继电器KA1的线圈以及励磁主接点用电磁接触器KM1的线圈上，能够由处理器91控制预充电用继电器KA1以及主接点用电磁接触器KM1的各接点的开闭。
由第二处理器91A进行的控制，是使其由于第一处理器91或者第二处理器91A的任何一个的故障而不损伤异常停止等的安全功能的考虑，是一般实施的方法。在这样的场合，也能用各自的处理器91、91A进行基于本发明的检查。
异常停止开关的第二接点以及主电路用电磁接触器KM2的接点KM2-0被连接到输入电路93A，可以由处理器91A读取这些开关以及接点的状态。
另外，由处理器91发出指令从输出电路94输出的信号线，被连接到励磁主接点用电磁接触器KM2的线圈上，能够由处理器91A控制电磁接触器KM2的接点的开闭。
另外，为确保安全，同时使由于故障检查引起的对机器人动作的影响为最小限度，也可以做成这样的方式：即在伺服电源投入后，仅对KA1和KM1执行图8所示的故障检查，对于KM2，不实施伺服电源投入后的故障检查。

Claims (5)

1.一种机器人控制装置，
具有：
处理器；
具有AC/DC变换器的伺服放大器；
为防止向所述AC/DC变换器内的平滑用的电容器充电时的冲击电流的电阻；
与该电阻串联的第一接点；
根据来自所述处理器的指令开闭所述第一接点的第一开闭电路；
检测所述第一接点的开闭状态，通知所述处理器的第一检测电路；
与所述电阻以及第一接点并联设置的第二接点；
根据来自所述处理器的指令开闭所述第二接点的第二开闭电路；和
检测所述第二接点的开闭状态，通知所述处理器的第二检测电路；
在所述电容器充电时，闭合所述第一接点、在将所述电容器充电后，进行闭合所述第二接点的动作，
其特征在于，
由所述处理器向所述第一开闭电路以及第二开闭电路分别指令所述第一接点以及第二接点的开闭，通过所述第一检测电路以及第二检测电路检测所述第一接点以及第二接点各自是否按指令进行开闭，由此来进行所述第一接点以及第二接点的异常检查。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述第一接点以及第二接点的异常检查，在机器人停止、且对机器人施加有机械制动时进行。
3.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述第一接点以及第二接点的异常检查，在机器人停止的状态下进行。
4.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
所述第一接点以及第二接点的异常检查，通过对所述电容器的充电电力，在机器人动作期间或者机器人处于可动作的状态期间进行。
5.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
由通过所述第一接点的通电电力，在机器人动作期间或者机器人处于可动作的状态期间，有意识地开闭所述第二接点，从而检查该第二接点的动作是否追随指令。
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