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Die
vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität
aus der früheren
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2008-040020 , die am 21. Februar 2008
angemeldet wurde und deren Beschreibung hier durch Bezugnahme miteinbezogen wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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[Technisches Gebiet der Erfindung]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Detektieren
von Fehlfunktionen elektromagnetischer Bremsen, um Motoren zu bremsen,
die in einem Roboter inkorporiert sind und auch Maßnahmen
wie Fehlfunktionen der elektromagnetischen Bremsen zu überprüfen
sind.
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[Stand der Technik]
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Bei
Robotern wie beispielsweise bei industriellen Robotern, die in Fabriken
arbeiten, sind Bremsmechanismen, die elektrische Motoren zum Antreiben
von Roboterarmen bremsen, dafür wesentlich, um Koordinaten-Positionen
und Höhenpositionen von Robotergelenken der Arme zu steuern.
Im Allgemeinen ist jeder der Bremsmechanismen mit einer elektromagnetischen
Bremse ausgestattet, die einen Motor mit einer Erregerwicklung und
mit Relais bremst, die umschalten und zwar zwischen einem Stromzuführungszustand
(erregt) und einem Nicht-Stromzuführungszustand (nicht
erregt) der Bremse.
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Dieser
Bremsmechanismus kann fehlerhaft arbeiten, wenn das Relais oder
die Relais eine Fehlfunktion verursachen, selbst wenn die elektromagnetische
Bremse selbst normal arbeiten kann. Wenn beispielsweise das Relais
oder die Relais fehlerhaft arbeiten, um die Bremse zu entriegeln
(das heißt freizugeben), kann der Arm von dem Roboter nach
unten fallen.
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Um
einen solchen Nachteil zu vermeiden, kann eine Gegenmaßnahme
realisiert werden, um eine regenerative Bremse anzupassen unter
Verwendung von regenerativer Energie von einem Motor in Fällen,
bei denen das Relais fehlerhaft arbeitet. Diese Gegenmaßnahme
ist jedoch nicht ausreichend, da die regenerative Bremse selbst
nicht verhindern kann, dass der Arm nach unten fällt, obwohl diese
die Herabfallgeschwindigkeit des Armes verlangsamen kann. Um diese
ungenügende Situation zu verbessern, kann eine Technik
zur Anwendung gebracht werden, die in dem
japanischen Patent Nr. 315 8914 offenbart
ist, bei dem ein Bremsmechanismus einer Detektion einer Fehlfunktion
unterworfen wird, die in Relais für die elektromagnetischen
Bremsen auftreten kann.
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Praktisch
richtet sich die Fehlfunktion-Detektionstechnik, die durch die oben
erwähnte Veröffentlichung vorgeschlagen wird,
hauptsächlich auf das Detektieren von Fehlern der Relais,
die bei Rädern angewendet werden, die sich entlang einer
Bodenfläche bewegen. Wenn detektiert wird, dass ein Relais ausfällt
oder eine Fehlfunktion hat, wird die Bremse blockiert. Diese Fehlfunktion-Detektionstechnik
kann bei einer Bremse für die Räder eines Elektromotor-Personenwagens
(coach) angewendet werden, bei der verhindert werden kann, dass
der Personenwagen aus der Steuerung herausläuft, selbst
wenn das Relais in seinen Fehlfunktionzustand gebracht ist. Wenn
jedoch diese Art der Fehlfunktion-Detektionstechnik bei einem industriellen
Roboter angewendet wird, verbleibt ein Nachteil, der durch diese
Technik nicht beseitigt werden kann. Das heißt die Arme eines
industriellen Roboters sollten sich im Raum bewegen, was bedeutet,
dass die Arme der Gravitationskraft Wiederstehen sollten. Wenn dabei
der Bremsmechanismus für die Motoren, welche die Arme antreiben,
eine Fehlfunktion verursacht, wird die Blockierungsaktion durchgeführt,
nachdem die Fehlfunktion detektiert worden ist, was dann zu einer nach-der-Tatsache-Steuerung
führt. Demzufolge kann ein Arm bereits nach unten gefallen
sein, wenn der Bremsmechanismus aktiviert wird. Es ist somit unmöglich
in zuverlässiger Weise zu verhindern, dass die Arme herabfallen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten
Situationen entwickelt und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung
eine Einrichtung zum Detektieren von Fehlfunktionen von elektromagnetischen
Bremsen für einen Roboter in einer zuverlässigen
Weise zu schaffen und zwar unter weitreichender Unterdrückung
von unbeabsichtigten Bewegungen des Roboters während des
Detektionsvorganges. Die vorliegende Erfindung schafft auch ein
Verfahren, um in zuverlässiger Weise solche Fehlfunktionen
zu detektieren.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen schafft die vorliegende
Erfindung gemäß einem Aspekt eine Einrichtung
zum Detektieren einer Fehlfunktion, die in einer elektromagnetischen
Bremse eines Roboters hervorgerufen wird, wobei die elektromagnetische
Bremse zum Bremsen eines Motors in dem Roboter inkorporiert ist,
die elektromagnetische Bremse mit einer Erregerwicklung ausgestattet
ist und blockiert wird, wenn die Erregerwicklung nicht erregt wird,
wobei ein Controller folgendes aufweist: ein Hauptrelais, welches
einen Hauptkontakt aufweist, der in einem Stromzuführungspfad
platziert ist, welcher von einer Gleichstrom-Versorgungsquelle zu der
Erregerwicklung führt bzw. verbunden ist und welches Relais
betätigt werden kann, um den Hauptkontakt zu öffnen
und zu schließen; ein Sub-Relais, welches einen Sub-Kontakt
aufweist, der zwischen dem Hauptkontakt und der Erregerwicklung
in dem Stromzuführungspfad platziert ist; eine erste Erregung-Detektoreinrichtung,
die detektiert, ob der Hauptkontakt erregt wird oder nicht; eine
zweite Erregung-Detektoreinrichtung, die detektiert ob der Sub-Kontakt
erregt wird oder nicht; eine erste Steuereinrichtung zum Steuern
des Hauptrelais und des Sub-Relais, um den Hauptkontakt und den
Subkontakt zu öffnen, wenn der Roboter aktiviert ist; eine erste
Detektoreinrichtung zum Detektieren, ob der Hauptkontakt eine Fehlfunktion
hat oder nicht, indem ein erregter Zustand des Hauptkontaktes unter
Verwendung der ersten Erregung-Detektoreinrichtung in Ansprechen
auf die Steuerung durch die erste Steuereinrichtung überwacht
wird, wobei die Erregung des Hauptkontaktes anzeigt, dass der Hauptkontakt eine
Fehlfunktion hat; eine zweite Steuereinrichtung, um i) die Aktivierung
des Roboters zu stoppen, wenn die erste Detektoreinrichtung anzeigt,
dass der Hauptkontakt eine Fehlfunktion hat, und ii) Steuern des
Hauptrelais, um den Hauptkontakt für eine gegebene Zeitperiode
zu schließen, wenn die erste Detektoreinrichtung anzeigt,
dass der Hauptkontakt normal arbeitet, wobei die gegebene Zeitperiode
auf eine zeitliche Länge eingestellt wird, welche die Möglichkeit
bietet, dass die zweite Erregung-Detektoreinrichtung detektieren
kann, ob der Sub-Kontakt erregt wird oder nicht erregt wird; eine
zweite Detektoreinrichtung, um zu detektieren, ob der Sub-Kontakt
eine Fehlfunktion hat oder nicht, indem ein erregter Zustand des
Sub-Kontaktes unter Verwendung der zweiten Erregung-Detektoreinrichtung
während der gegebenen Zeitperiode überwacht wird,
wobei die Erregung des Sub-Kontaktes anzeigt, dass der Sub-Kontakt
eine Fehlfunktion hat; eine dritte Steuereinrichtung, um i) die
Aktivierung des Roboters zu stoppen, wenn die zweite Detektoreinrichtung
anzeigt, dass der Sub-Kontakt eine Fehlfunktion hat, und ii) Steuern
des Hauptrelais, um den Hauptkontakt zu schließen, wenn
die zweite Detektoreinrichtung zeigt, dass der Sub-Kontakt normal
arbeitet.
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In
bevorzugter Weise steuert die dritte Steuereinrichtung das Hauptrelais,
um den Hauptkontakt zu öffnen, wenn die zweite Detektoreinrichtung
anzeigt, dass der Sub-Kontakt eine Fehlfunktion hat.
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In
bevorzugter Weise bestehen die elektromagnetischen Bremsen aus einer
Vielzahl von elektromagnetischen Bremsen, von denen jede eine Erregerwicklung
aufweist und von denen jede verriegelt wird, wenn die Erregerwicklung
nicht erregt wird, wobei das Hauptrelais zahlenmäßig
nur ein einzelnes ist; das Sub-Relais jedoch aus einer Vielzahl
von Sub-Relais besteht, von denen jedes einen Sub-Kontakt aufweist,
die Sub-Kontakte der Sub-Relais jeweils in einer Vielzahl von wechselseitig
parallelen Stromversorgungspfaden platziert sind, die jeweils die
Erregerwicklungen und den Hauptkontakt verbinden; die zweite Erregung-Detektoreinrichtung
detektiert, ob jeder der Sub-Kontakte erregt wird oder nicht; und
die zweite Detektoreinrichtung eine Überprüfung
durchführt, ob jeder der Subkontakte eine Fehlfunktion
hat oder nicht und zwar durch Überwachen des erregten Zustandes
von jedem der Sub-Kontakte unter Verwendung der zweiten Erregung-Detektoreinrichtung.
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Es
ist auch zu bevorzugen, dass der Controller eine vierte Steuereinrichtung
aufweist, um das Sub-Relais zu steuern, um den Sub-Kontakt jedes Mal
dann zu öffnen, wenn der Roboter eine gegeben Arbeitsroutine
beendet hat; die dritte Detektoreinrichtung umfasst, um zu detektieren,
ob der Sub-Kontakt eine Fehlfunktion hat oder nicht und zwar durch Überwachen
des erregten Zustandes des Sub-Kontaktes unter Verwendung der zweiten
Erregung-Detektoreinrichtung im Ansprechen auf die Steuerung der
vierten Steuereinrichtung; und eine fünfte Steuereinrichtung
zum Steuern des Hauptrelais, um den Hauptkontakt zu öffnen,
wenn die dritte Detektoreinrichtung anzeigt, dass der Sub-Kontakt
eine Fehlfunktion hat.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Detektieren einer Fehlfunktion, die in einer elektromagnetischen Bremse
eines Roboters auftritt, wobei die elektromagnetische Bremse dazu
dient einen Motor zu bremsen, der in dem Roboter inkorporiert ist,
die elektromagnetische Bremse mit einer Erregerwicklung ausgerüstet
ist und verriegelt wird, wenn die Erregerwicklung nicht erregt wird,
mit einem Hauptrelais mit einem Hauptkontakt, der in einem Stromzuführungspfad
platziert ist, welcher eine Verbindung von einer Gleichstrom-Versorgungsquelle
zu der Erregerwicklung vorsieht und welches betätigbar
ist, um den Hauptkontakt zu öffnen und zu schließen,
ferner mit einen Sub-Relais mit einem Sub-Kontakt, der zwischen
dem Hauptkontakt und der Erregerwicklung in dem Stromzuführungspfad
platziert ist, welches Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
einen ersten Steuerschritt zum Steuern des Hauptrelais und des Sub-Relais,
um den Hauptkontakt und den Sub-Kontakt zu öffnen, wenn
der Roboter aktiviert ist; einen ersten Detektionsschritt zum Detektieren,
ob der Hauptkontakt eine Fehlfunktion hat oder nicht und zwar durch Überwachen
eines erregten Zustandes des Hauptkontaktes in Ansprechen auf die
Steuerung gemäß dem ersten Steuerungsschritt,
wobei die Erregung des Hauptkontaktes anzeigt, dass der Hauptkontakt
eine Fehlfunktion hat; einen zweiten Steuerungsschritt zum i) Stoppen
der Aktivierung des Roboters, wenn bei dem ersten Detektionsschritt
angezeigt wird, dass der Hauptkontakt eine Fehlfunktion hat, und
ii) Steuern des Hauptrelais zum Schließen des Hauptkontaktes
für eine gegebene Zeitperiode, wenn bei dem ersten Detektionsschritt
angezeigt wird, dass der Hauptkontakt normal arbeitet, wobei die
gegebene Zeitperiode auf eine zeitliche Länge eingestellt
wird, welche das Detektieren ermöglicht, ob der Sub-Kontakt
erregt wird oder nicht; einen zweiten Detektionsschritt zum Detektieren,
ob der Sub-Kontakt eine Fehlfunktion aufweist oder nicht, indem
ein erregter Zustand des Sub-Kontaktes während der gegebenen
Zeitperiode wird, wobei die Erregung des Sub-Kontaktes während
der gegebenen Zeitperiode überwacht wird, wobei die Erregung des
Sub-Kontaktes anzeigt, dass der Sub-Kontakt eine Fehlfunktion hat;
einen dritten Steuerungsschritt, um i) die Aktivierung des Roboters
zu stoppen, wenn bei dem zweiten Detektionsschritt angezeigt wird,
dass der Sub-Kontakt eine Fehlfunktion hat und ii) Steuern des Hauptrelais,
um den Hauptkontakt zu schließen, wenn bei dem zweiten
Detektionsschritt angezeigt wird, dass der Sub-Kontakt normal arbeitet.
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Die
verbleibenden Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich anhand der folgenden Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Roboter-Controllers
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wiedergibt;
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2 ein
Flussdiagramm, welches eine Relais-Fehlfunktion-Überprüfung
wiedergibt, die dann ausgeführt wird, wenn der Roboter
aktiviert ist, und zwar bei der ersten Ausführungsform;
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3 einen
Zeitsteuerplan, der die Betriebe bei der Relais-Fehlfunktion-Überprüfung
erläutert, die durchgeführt wird, wenn der Roboter
aktiviert wird;
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4 ein
Flussdiagramm, welches eine weitere Relais-Fehlfunktion-Überprüfung
veranschaulicht, die während einer Zwischenmission zwischen den
Roboter-Arbeitsroutinen bei der ersten Ausführungsform
durchgeführt wird;
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5 einen
Zeitsteuerplan, der die Operationen bei der weiteren Relais-Fehlfunktion-Überprüfung
erläutert, die während der Zwischenmission durchgeführt
wird;
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6 ein
Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Roboter-Controllers
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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7 ein
Flussdiagramm, welches eine Relais-Fehlfunktion-Überprüfung
zeigt, die durchgeführt wird, wenn der Roboter aktiviert
wird, gemäß der zweiten Ausführungsform;
-
8 einen
Zeitsteuerplan, der die Operationen bei der Relais-Fehlfunktion-Überprüfung
erläutert, die ausgeführt wird, wenn der Roboter
aktiviert wird, und zwar bei der zweiten Ausführungsform;
-
9 ein
Flussdiagramm, welches eine weitere Relais-Fehlfunktion-Überprüfung
zeigt, die während einer Zwischenmission zwischen den Roboter-Arbeitsroutinen
bei der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird;
und
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10 einen
Zeitsteuerplan, der die Operationen bei der weiteren Relais-Fehlfunktion-Überprüfung
erläutert, die während der Zwischenmission bei der
zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
werden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen verschiedene
Ausführungsformen eine Roboter-Controllers gemäß der
vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Gemäß den 1 bis 5 wird
nun eine erste Ausführungsform des Roboter-Controllers
gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Ein
industrieller Roboter (nicht gezeigt), bei dem ein Roboter-Controller
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
vorgesehen ist, umfasst eine Vielzahl von Elektromotoren, um Anne
zu betätigen, die als bewegbare Abschnitte des Roboters
dienen, und umfasst eine Vielzahl von elektromagnetischen Bremsen,
um die Drehung der Motoren zu bremsen. 1 zeigt
einen Teil des Roboter-Controllers, der solch einen Roboter steuert,
welcher Teil des Roboter-Controllers Komponenten hat, um die elektromagnetischen
Bremsen zu steuern.
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In 1 sind
eine Vielzahl von elektromagnetischen Bremsen durch vier Bezugszeichen
B1 bis B4 angezeigt, die bei der Steuerung der Operationen der Motoren
(nicht gezeigt) in Eingriff gelangen. Die elektromagnetischen Bremsen
B1 bis B4 sind mit Erregerwicklungen B1a bis B4a jeweils ausgestattet und
sind als unerregbarer Betätigungstyp der elektromagnetischen
Bremsen hergestellt, die so arbeiten, um die Bremsen zu blockieren,
wenn die Erregerwicklungen B1a bis B4a nicht erregt werden.
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Nebenbei
bemerkt ist die Zahl der elektromagnetischen Bremsen nicht auf vier
beschränkt und es können beispielsweise fünf
oder noch mehrere elektromagnetische Bremsen oder auch nur drei
oder noch weniger Bremsen in der Zahl vorgesehen sein.
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Der
Roboter-Controller 1, der in 1 dargestellt
ist (der den elektromagnetischen Brems-Controller für den
Roboter bildet) ist mit einer CPU (zentraler Verarbeitungseinheit) 2,
einer Relais-Steuerschaltung 3, einer Hauptrelais-Treiberschaltung 4, einer
Sub-Relais-Treiberschaltung 5, ersten und zweiten Erregung-Detektorschaltungen 6 und 7,
einem Hauptrelais 8 und Sub-Relais 9 bis 12 ausgestattet.
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Das
Hauptrelais 8 umfasst einen Hauptkontakt 8a und
eine Relaiswicklung 8b. Wenn die Relaiswicklung 8b durch
Strom erregt wird, wird der Hauptkontakt 8a zum Schließen
gebracht wird (EIN). Ferner umfasst das Sub-Relais 9 einen
Sub-Kontakt 9a und eine Relaiswicklung 9b. Wenn
die Relaiswicklung 9b durch Strom erregt wird, wird der
Sub-Kontakt 9a zum Schließen gebracht (EIN). Ähnlich
dazu ist jedes der Sub-Relais 10 bis 12 mit einem Sub-Kontakt 10a (bis 12a)
und einer Relaiswicklung 10b (bis 12b) ausgestattet.
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Bei
dem Roboter-Controller 1 ist auch eine Bremsleistungsquelle 13 und
ein Schaltungsabschnitt vorgesehen, der mit Erde 14 zu
verbinden ist. Zwischen der Bremsleistungsquelle 13 und
Erde oder Masse 14 sind der Hauptkontakt 8a, der Sub-Kontakt 9a und
die Erregerwicklung B1a elektrisch in Reihe geschaltet, wobei der
Hauptkontakt 8a und der Sub-Kontakt 9a über
einen Verbindungspunkt wechselseitig angeschlossen sind, der auch als
gemeinsamer Verbindungspunkt N1 bezeichnet wird. Zwischen diesem
gemeinsamen Verbindungspunkt N1 und Masse oder Erde 14 sind
drei Reihenschaltungen angeordnet, die aus einer Reihenschaltung
zusammengesetzt sind, die aus dem Sub-Kontakt 10a und der
Erregerwicklung B2a besteht, mit einer Reihenschaltung, die aus
dem Sub-Kontakt 11a und der Erregerwicklung B3a besteht,
und einer Reihenschaltung, die aus dem Sub-Kontakt 12a und
der Erregerwicklung B4a gebildet ist, die alle vom normalerweise
offenen Typ gebildet sind.
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Diese
Schaltungsanordnung ermöglicht es, dass die Bremsleistungsquelle 13 und
Masse oder Erde 14 einen Gleichstrom (DC) bzw. Gleichspannung
VBRK an beide Enden von jeder der Erregerwicklungen B1a bis B4a
anlegen. Zusätzlich wird bei dieser Schaltungsanordnung
der Spannungsanlegezustand (erregter Zustand) der Erregerwicklungen B1a
bis B4a zwischen zwei Stufen entsprechend Öffnen/Schließen-Operationen
von beiden Kontakten gemäß dem Hauptkontakt 8a und
den Sub-Kontakten 9a bis 12a umgeschaltet.
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Die
CPU 2 ist dafür vorgesehen, um die Operationen
der elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 zu steuern und zwar durch
Steuern des Antriebs des Haupt- und der Sub-Relais 8 bzw. 9 bis 12.
Die Relais-Steuerschaltung 3 wird unter Verwendung, um
hier ein Beispiel zu nennen, einer FPGAs (feldprogrammierbares Gate-Array)
hergestellt, jedoch kann diese Schaltung 3 unter Verwendung
von Gate-Arrays oder unter Verwendung von kombinierten diskreten
elektronischen Teilen hergestellt sein.
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Die
Relais-Steuerschaltung 3 ist dafür ausgebildet,
um Treibersignale zu den Haupt- und Sub-Relais-Treiberschaltungen 4 und 5 im
Ansprechen auf Bremssteuerbefehle Sb1 bis Sb4 auszugeben, sodass
das Haupt- und die Sub-Relais 8 bzw. 9 bis 12 angetrieben
werden. Die Bremssteuerbefehle Sb1 bis Sb4 werden jeweils zu den
elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 gelenkt und die CPU 2 wird unter
Verwendung dieser Befehle dazu befähigt individuell die
Bremsoperationen der elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 zu blockieren
und zu entblockieren. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht
jeder der Bremssteuerbefehle Sb1 bis Sb4 aus einem binären
Signal mit H- und L-Pegeln, wobei der H-Pegel einem Befehl entspricht,
um die Bremse zu blockieren bzw. zu verriegeln (Bremsblockierbefehl),
während der L-Pegel einem Befehl entspricht, um die Bremse
zu entriegeln (Bremsentriegelungsbefehl).
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Die
Relais-Steuerschaltung 3 ist dafür ausgebildet
zu bestimmen, ob das Hauptrelais 8 und die Sub-Relais 9 bis 12 eine
Fehlfunktion aufweisen oder nicht, wenn der Roboter-Controller 1 anläuft.
Diese Bestimmung wird als eine erste Fehlfunktionsprüfung bei
der vorlegenden Ausführungsform bezeichnet. Die Relais-Steuerschaltung 3 ist
dafür ausgebildet, um ferner zu bestimmen, ob das Hauptrelais 8 und
ob die Sub-Relais 9 bis 12 eine Fehlfunktion haben
oder nicht und zwar wann immer der Roboter eine gegebene Arbeitsroutine
vervollständigt. Diese Bestimmung wird auch als zweite
Fehlfunktionsprüfung bei der vorliegenden Ausführungsform
bezeichnet. Wenn eine Fehlfunktion bei dem ersten oder dem zweiten
Fehlfunktionsprüfvorgang detektiert wird, wird die Relais-Steuerschaltung 3 in
einen Befehl-Abweismodus gebracht, in welchem die Relais-Steuerschaltung 3 den
Bremsentriegelungsbefehl zurückweist, der von der CPU 2 ausgegeben wird
und stattdessen ein Fehlfunktion-Benachrichtigungssignal an die
CPU 2 ausgibt. Wenn das Fehlfunktion-Benachrichtigungssignal
empfangen wird, erkennt die CPU 2, dass eine Fehlfunktion
in den Relais aufgetreten ist und stoppt die Steueroperationen des
Roboters.
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Der
oben erläuterte Befehl-Abweisungs- oder -Zurückweisungsmodus
wird durch eine Schaltung realisiert, die in der Eingangsstufe der
Relais-Steuerschaltung 3 angeordnet ist. Praktisch sind in
der Schaltung der Eingangsstufe ODER-Gatter vorgesehen, von denen
jedes zwei Eingangsenden aufweist, von denen eines ein auf einen
H-Pegel fixiertes Signal empfängt und das andere derselben
jeden der Bremssteuerbefehle Sb1 bis Sb4 empfängt, sodass
die Bremssteuerbefehle Sb1 bis Sb4 maskiert werden (ungültig
gemacht werden). Bei der vorliegenden Ausführungsform bilden
die CPU 2 und die Relais-Steuerschaltung 3 die
Steuereinrichtung 15.
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Die
Hauptrelais-Treiberschaltung 4 enthält einen Fotokoppler,
der eine Gleichspannung +V von einer Gleichstromversorgungsquelle 16 her
empfängt und auf der Gleichspannung +V arbeitet. Wenn diese
Schaltung aktiviert wird, führt die Hauptrelais-Treiberschaltung 4,
welche die Relais-Steuerschaltung 3 von dem Hauptrelais 8 elektrisch
isoliert, Strom zu der Relais-Wicklung 8b in Einklang mit
einem Treibersignal zu, welches von der Relais-Steuerschaltung 3 ausgegeben
wird. Mittlerweile umfasst die Sub-Relais-Treiberschaltung 5 einen
Fotokoppler, der die Gleichspannung +V von einer Gleichstromversorgungsquelle 17 her
empfängt und auf der Gleichspannung +V arbeitet. Wenn diese
Schaltung aktiviert wird, führt die Sub-Relais-Treiberschaltung 5,
welche die Relais-Steuerschaltung 3 von den Sub-Relais 9 bis 12 elektrisch
isoliert, Strom zu einem oder zu einigen der Sub-Relais 9b bis 12b in Einklang
mit einem Treibersignal zu, welches von der Relais-Steuerschaltung 3 ausgegeben
wird.
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Die
Spannung VN1, die an dem gemeinsamen Verbindungspunkt N1 erscheint,
wird der ersten Erregung-Detektorschaltung 6 zugeführt,
die als eine erste Erregung-Detektoreinrichtung dient. Die erste Erregung-Detektorschaltung 6 enthält
einen Fotokoppler, der das Hauptrelais 8 und die Relais-Steuerschaltung 3 voneinander
isoliert und gibt an die Relais-Steuerschaltung 3 ein Detektionssignal
Sd1 aus, welches den Wert der Spannung VN1 anzeigt. Die Relais-Steuerschaltung 3 verwendet
dieses Detektionssignal Sd1 (das heißt den Wert der Spannung VN1),
um einen Zustand zu de tektieren, in welchem der Wert der Spannung
VN1 gleich ist mit (das heißt im Wesentlichen gleich ist
mit) der Gleichspannung VBRK. Wenn solch ein Spannungsgleichheitszustand
detektiert wird, bestimmt die Relaissteuerschaltung 3,
dass der Hauptkontakt 8a sich in einem durch Strom beaufschlagten
Zustand befindet.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist ein gemeinsamer Verbindungspunkt
N2 vorgesehen, der gemeinsam mit beiden Vorrichtungen gemäß dem
Sub-Kontakt 9a und der Erregerwicklung B1a verbunden ist,
ferner ist ein gemeinsamer Verbindungspunkt N3 vorgesehen, der gemeinsam
mit der Vorrichtung gemäß dem Subkontakt 10a und
der Erregerwicklung B2a verbunden ist, ein gemeinsamer Verbindungspunkt
N4 vorgesehen, der gemeinsam mit den Vorrichtungen gemäß dem
Sub-Kontakt 11a und der Erregerwicklung B3a verbunden ist,
und ein gemeinsamer Verbindungspunkt N5 vorgesehen, der gemeinsam
mit den Vorrichtungen gemäß dem Sub-Kontakt 12a und der
Erregerwicklung B4a verbunden ist. Die Spannungen VN2 bis VN5, die
jeweils an den gemeinsamen Verbindungspunkten N2 bis N5 erscheinen, werden
zu der zweiten Erregung-Detektorschaltung 7 zugeführt.
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Die
zweite Erregung-Detektorschaltung 7, die als eine zweite
Stromanlegung-Detektoreinrichtung dient, umfasst einen Fotokoppler,
um die Sub-Relais 8 bis 12 und die Relais-Steuerschaltung 3 elektrisch
voneinander zu isolieren. Unter Aufrechterhaltung dieser elektrischen
Isolation gibt diese Schaltung 7 ein Detektionssignal Sd2
an die Relais-Steuerschaltung 3 aus, welches den Wert von
jeder der Spannungen VN2 bis VN5 angibt. Wenn dieses Detektionssignal
Sd2 empfangen wird, verwendet die Relais-Steuerschaltung 3 dieses
Signal Sd2, um einen Zustand des Wertes von einer entsprechenden
einen oder einigen der Spannungen VN2 bis VN5 zu detektieren, um
festzustellen, ob diese Spannung gleich ist (im Wesentlichen gleich
ist) mit der Gleichspannung VBRK. Wenn dieser Spannungsgleichheitszustand
detektiert wird, erkennt die Schaltung 3 den entsprechenden
einen oder die entsprechenden einen der Sub-Kontakte 9a bis 12a als in
einem durch Strom beaufschlagten Zustand befindlich.
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Die
Operationen des Roboter-Controllers 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung werden nun im Folgenden beschrieben.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm, welches erläutert auf welche Weise eine
Relais-Fehlfunktion bestimmt wird und auf welche Weise die Relais
gesteuert werden, was durchgeführt wird, wenn der Roboter aktiviert
wird. 3 zeigt die Signale und die Operationen derselben
in Bezug auf die Bestimmung einer Relais-Fehlfunktion, die eingeleitet
wird, wenn der Roboter aktiviert wird. In 3 zeigt
die erste Stufe (a) die Stromzufuhr zu dem Roboter-Controller 1 an, die
zweite Stufe (b) zeigt den initialisierten Zustand der Relais-Steuerschaltung 3 an,
die dritte Stufe (c) zeigt das Treibersignal für das Hauptrelais 8 an
und die vierte Stufe (d) zeigt die Fehlfunktion-Benachrichtigungssignale
an. In der dritten und in der vierten Stufe (c) und (d) bedeuten
ausgezogene Linien, dass keine Fehlfunktion in den Relais vorhanden
ist, während strichlierte Linien bedeuten, dass eine Fehlfunktion
in irgendeinem oder in mehreren der Relais aufgetreten ist.
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Im
Folgenden werden die Operationen des Roboter-Controllers 1,
die im Ansprechen auf dessen Aktivierung durchgeführt werden,
in Verbindung mit den 2 und 3 beschrieben.
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Wenn
die Stromversorgung des Roboter-Controllers 1 zu einem
Zeitpunkt t1 in 3 eingeschaltet wird, startet
die Initialisierung der Relais-Steuerschaltung 3 (FPGA),
welche Initialisierung das Laden von Konfigurierungsdaten enthält.
Diese Initialisierung wird angenähert nach 160 ms nach dem
Start vervollständigt (siehe hierzu den Zeitpunkt t2 in 3).
Zu dem Zeitpunkt, wenn die Initialisierung vervollständigt
wird, wird die Relais-Steuerschaltung 3 in den Befehl-Abweisungsmodus
versetzt, in welchem der Bremsentriegelungsbefehl von der CPU 2 durch
die Schaltung 3 abgewiesen wird und es wird das Hauptrelais 8 und
es werden die Sub-Relais 9 bis 12 angetrieben,
um deren Hauptkontakt 8a bzw. Sub-Kontakte 9b bis 12a zu öffnen (Schritt
S1 in 2).
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Die
Relais-Steuerschaltung 3 überprüft dann das
Anlegen des Stromes an den Hauptkontakt 8a unter Verwendung
der ersten Erregung-Detektorschaltung 6 (Schritt S2). Es
sei angenommen, dass der Hauptkontakt 8a geschlossen ist
und zwar aufgrund dessen Kurzschließungsschaltung oder Durchbruch.
In einem solchen Fall detektiert die Relais-Steuerschaltung 3,
dass der Hauptkontakt 8a sich in einem erregten Zustand
befindet (das heißt dem Anlegen eines Stromes unterworfen
ist) (JA bei dem Schritt S2). Damit gibt basierend auf der Bestimmung,
dass das Hauptrelais 8 eine Fehlfunktion hat, die Relais-Steuerschaltung 3 das
Fehlfunktion-Benachrichtigungssignal an die CPU 2 aus (Schritt
S3) und es wird dann der Prozess für die Aktivierung beendet.
Dies stellt dann ein Anhalten aufgrund von Fehlern dar.
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Wenn
auf der anderen Seite herausgefunden wird, dass der Hauptkontakt 8a offen
ist, bestimmt die Relais-Steuerschaltung 3, dass der Hauptkontakt 8a sich
nicht im Zustand der Anlegung eines Stromes befindet (das heißt
sich in einem Nicht-Stromanlegezustand befindet) (NEIN bei dem Schritt
S2). In diesem Fall schlussfolgert die Schaltung 3, dass
das Hauptrelais 8 normal arbeitet, sodass die Schaltung 3 das
Hauptrelais 8 in solcher Weise antreibt, dass dessen Hauptkontakt 8a für
eine gegebene Zeitperiode geschlossen wird (siehe hierzu einen Zeitpunkt t3
in 3 und Schritt S4 in 2).
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Die
gegebene Zeitperiode, während welcher der Hauptkontakt 8a geschlossen
ist, wird auf eine Zeitlänge eingestellt, die erforderlich
ist, damit die Relais-Steuerschaltung 3 eine Überprüfung
durchführen kann und zwar wenigstens den erregten Zustand
der Sub-Kontakte 9a bis 12a unter Verwendung der
zweiten Erregung-Detektorschaltung 7. Bei dem vorliegenden
Beispiel ist die Zeitperiode, die zum Betreiben des Hauptrelais 8 erforderlich
ist, kürzer als 20 ms und eine Verzögerung in
der zweiten Erregung-Detektorschaltung 7 ist kleiner als
3 ms. Damit wird die gegebene Zeitperiode zum Schließen des
Hauptkontaktes 8a auf 23 ms eingestellt.
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Die
Relais-Steuerschaltung 3 prüft dann den erregten
Zustand von jedem der Sub-Kontakte 9a bis 12a unter
Verwendung der zweiten Erregung-Detektorschaltung 7 während
der Schließaktion des Hauptkontaktes 8a (das heißt
während eines Intervalls von den Zeitpunkten t3 bis t4
in 3) (Schritt S5). Wenn angenommen wird, dass unter
den Sub-Kontakten 9a bis 12a, der Sub-Kontakt 9a eine
Fehlfunktion hat und zwar aufgrund eines Kurzschlusses oder eines Durchschlags,
detektiert die Relais-Steuerschaltung 3, dass der Sub-Kontakt 9a sich
in einem erregten Zustand befindet (JA bei dem Schritt S5 in 2). Die
Schaltung 3 bestimmt somit die Fehlfunktion des Sub-Relais 9 und
der Prozess verläuft dann weiter zu dem Schritt S3, um
das Fehlfunktion-Benachrichtigungssignal auszugeben (Schritt S3).
Dann wird der Prozess für die Aktivierung beendet, der
dann ein Anhalten aufgrund eines Fehlers darstellt. Dasselbe gilt auch
für die anderen Relais.
-
Wenn
mittlerweile alle Sub-Kontakte 9a bis 12a offen
sind oder geöffnet sind, bestimmt die Relais-Steuerschaltung 3,
dass alle Sub-Kontakte 9a bis 12a sich in ihrem
nicht erregten Zustand befinden (NEIN bei dem Schritt S5). In diesem
Fall arbeiten alle Sub-Relais 9 bis 12 normal.
Somit entriegelt die Schaltung 3 den Befehl-Abweichungsmodus,
der für diese eingestellt worden ist, und treibt das Hauptrelais 8 an,
um dadurch den ”Einschaltzustand (geschlossenen Zustand)” des
Hauptkontaktes 8a beizubehalten (Schritt S6). Danach wird
der Prozess für die Aktivierung beendet, der als ein normales
Ende bezeichnet wird.
-
In
Verbindung mit den 4 und 5 wird erläutert
auf welche Weise eine Fehlfunktion bestimmt wird, die in den Relais
während einer Zeitperiode auftritt, die zwischen den gleichen
Arbeitsroutinen vorgesehen ist, welche dem Roboter zugeordnet sind. 4 zeigt
ein Flussdiagramm für die Bestimmung, während 5 die Übergänge
von Signalen und Operationszuständen veranschaulicht, die
in Zusammenhang mit der Bestimmung der Relais-Fehlfunktionen stehen.
In 5 zeigt die erste Stufe (a) den Bremssteuerbefehl
an, die zweite Stufe (b) zeigt die Operationen der Bremse an, die
dritte Stufe (c) zeigt das Treibersignal für das Hauptrelais
an und die vierte Stufe (d) zeigt das Fehlfunktion-Benachrichtigungssignal
an. Zusätzlich bei der dritten und der vierten Stufe (c)
und (d) zeigen ausgezogene Linien keine Fehlfunktion in den Relais
an, während strichlierte Linien eine gewisse Fehlfunktion
oder Ausfall anzeigen, die bzw. der in den Relais aufgetreten ist.
-
Wenn
einmal die gegebene Arbeitsroutine, die intermittierend andauert,
durch den Roboter einmal beendet worden ist, gibt die CPU 2 an
die Relais-Steuerschaltung 3 einen Bremsblockierungsbefehl
aus, um die Operationen der elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4
zu blockieren oder zu verriegeln (siehe hierzu den Zeitpunkt t1
in 5; JA bei dem Schritt T1 in 4).
Im Ansprechen auf den Bremsblockierungsbefehl treibt die Relais-Steuerschaltung 3 die
Sub-Relais 9 bis 12 an, um deren Sub-Kontakte 9a bis 12a in
den geöffneten Zustand zu bringen (Schritt T2). Danach
wartet die Relais-Steuerschaltung 3 für eine gegebene
Warte-Zeitperiode, bis zu einem Zeitpunkt t2 in 5 und überprüft
dann die Erregungszustände der Sub-Kontakte 9a bis 12a unter
Verwendung der zweiten Erregung-Detektorschaltung 7 (Schritt
T3). Der Prüfvorgang bei dem Schritt T3 muss ausgeführt
werden nachdem die Sub-Relais 9 bis 12 ihre Antriebsaktionen
vervollständigt haben. Unter Berücksichtigung dieser
Tatsache wird die gegebene Wartezeitperiode auf eine zeitliche Länge
(23 mm) eingestellt, einen kleinen Zeitabschnitt länger
ist als die Betriebs- oder Operationszeit (beispielsweise 20 ms)
der Sub-Relais 9 bis 12. Das Einstellen der Wartezeit
stellt sicher, dass die elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 ihre
Verriegelungsoperationen während der Zeitperiode zwischen
den Zeitpunkten t1 und t2 in 5 vervollständigen.
-
Bei
dem vorliegenden Beispiel sei angenommen, dass der Sub-Kontakt 9a geschlossen
ist. In diesen Fall detektiert die Relais-Steuerschaltung 3, dass
der Sub-Kontakt 9a gegenwärtig erregt ist (JA bei
dem Schritt T3), sodass die Schaltung 3 bestimmt, dass
das Sub-Relais 9 eine Fehlfunktion hat. Im Ansprechen auf
diese Bestimmung treibt die Schaltung 3 das Hauptrelais 8 an,
um dessen Hauptkontakt 8a zu öffnen (der ”Offen”-Zustand)
(Schritt T4). Die Relais-Steuerschaltung 3 stellt sich
dann selbst auf den Befehl-Abweisungsmodus ein. Parallel dazu gibt
diese Schaltung 3 an die CPU 2 das Fehlfunktion-Benachrichtigungssignal
aus (Schritt T5) und zwar bevor dessen Prozess endet, der aus einem
Anhalten aufgrund des Auftretens eines Fehlers (das heißt
einer Fehlfunktion) besteht.
-
Wenn
auf der anderen Seite alle Sub-Kontakte 9a bis 12a offen
sind, detektiert die Relais-Steuerschaltung 3 Zustände
gemäß keinem angelegten Strom und zwar für
alle Sub-Kontakte (NEIN bei dem Schritt T3). In diesem Fall entscheidet
die Schaltung 3, dass alle Sub-Relais 9 bis 12 normal
arbeiten und sie treibt das Hauptrelais 8 an, um den Hauptkontakt 8a zu öffnen
(Schritt T6). Danach wartet die Schaltung 3 für
eine gegebene Zeitperiode (zum Beispiel 23 ms). Die Relais-Steuerschaltung 3 überprüft
dann den Erregungszustand des Hauptkontaktes 8a unter Verwendung
der ersten Erregung- Detektorschaltung 6 zu einem Zeitpunkt
t3 in 5 (Schritt T7). Diese Überprüfung
sollte ebenfalls nach der Vervollständigung des Abtriebs
des Hauptrelais 8 durchgeführt werden. Damit wird
die gegebene Zeitperiode für das Warten auf eine zeitliche
Länge von 23 ms eingestellt, was genügend länger
ist als die Operationszeit (angenähert 20 ms) des Hauptrelais 8.
-
Wenn
der Hauptkontakt 8a geschlossen wird, detektiert die Relais-Steuerschaltung 3,
dass der Hauptkontakt 8a sich durch die Zufuhr von Strom in
einem erregten Zustand befindet (JA bei dem Schritt T7) und bestimmt,
dass das Hauptrelais 8 eine Fehlfunktion hat. In diesem
Fall verläuft der Prozess weiter zu dem Schritt T5, bei
dem der Befehl-Abweisungsmodus eingestellt wird und das Fehlfunktion-Benachrichtigungssignal
ausgegeben wird bevor der Prozess aufgrund des Fehlers beendet wird. Wenn
im Gegensatz dazu der Hauptkontakt 8a offen ist, detektiert
die Relais-Steuerschaltung 3 den Nicht-Erregungszustand
des Hauptkontaktes 8a (NEIN bei dem Schritt T7), sodass
die Schaltung 3 dann bestimmt, dass das Hauptrelais 8 normal
arbeitet. Demzufolge treibt die Schaltung 3 das Hauptrelais 8 an,
um den Hauptkontakt 8a zu einem Zeitpunkt t4 in 5 zu
schließen (Schritt T8).
-
Durch
die Verwendung der zweiten Erregung-Detektorschaltung 7 überwacht
die Relais-Steuerschaltung 3 die Erregungszustände
der Sub-Kontakte 9a bis 12a für eine
Zeitperiode, die so lange andauert, bis ein Empfang des Bremsentriegelungsbefehls
von der CPU 2 auftritt und zwar vor dem Starten der nächsten
Arbeitsroutine (Schritte T9 und T10). Es sei angenommen, dass der
Sub-Kontakt 9a geschlossen ist. In diesem Fall erlaubt
es der Schritt T9 der Relais-Steuerschaltung 3 zu detektieren,
dass der Sub-Kontakt 9a durch Strom erregt wird (JA bei dem
Schritt T9), sodass damit die Schlussfolgerung entsteht, dass das
Sub-Relais 9 eine Fehlfunktion hat. Der Prozess wird daher
weiter zu dem Schritt T4 vorangetrieben bevor der Prozess aufgrund
eines Fehlers angehalten wird.
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Wenn
alle Sub-Kontakte 9a bis 12a offen sind und der
Bremsentriegelungsbefehl von der CPU 2 ausgegeben wird,
wird die Bestimmung bei den Schritten T9 und T10 zu JA. In diesem
Fall erlaubt es die Verarbeitung der Relais-Steuerschaltung 3 die Sub- Relais 9 bis 12 anzutreiben,
um deren Sub-Kontakte 9a bis 12a zu öffnen,
wodurch dann die elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 entriegelt
oder entblockiert werden (Schritt T11). Der Prozess kehrt dann zu
dem Schritt T1 zurück, wie dies in 4 gezeigt
ist.
-
Wie
oben beschrieben ist, führt die vorliegende Ausführungsform
zu den folgenden Vorteilen und liefert die folgenden Operationen.
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Die
Erregungszustände der Erregerwicklungen B1a bis B4a des
unerregbaren Betriebstyps der elektromagnetischen Bremsen B1 bis
B4 kann durch zwei Stufen-Offen/Schließ-Operationen des
Hauptkontaktes 8a und der Sub-Kontakte 9a bis 12a überprüft
werden. Der erste Offen-/Geschlossen-Zustand wird durch die Relais-Steuerschaltung 3 gesteuert, wenn
der Roboter zuerst aktiviert wird. In diesem Fall wird das Hauptrelais 8 zunächst
einer Bestimmung dahingehend unterworfen, ob das Hauptrelais 8 eine Fehlfunktion
hat oder nicht und nur dann, wenn das Hauptrelais normal arbeitet,
werden die Sub-Relais 9 bis 12 einer Bestimmung
unterzogen und zwar dahingehend, ob die Sub-Relais 9 bis 12 eine
Fehlfunktion haben oder nicht. Wie oben beschrieben ist, ist die erste
Fehlfunktionsprüfung. Zum Bestimmen der Fehlfunktionen,
die in den Sub-Relais 9 bis 12 auftreten, wird
der Hauptkontakt 8a für eine minimale Zeitperiode
zum Schließen gebracht, die dafür erforderlich
ist, um die Erregung der Sub-Kontakte 9a bis 12a zu
detektieren.
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Wenn
demzufolge das Sub-Relais 9 (bis 12) eine Fehlfunktion
hat und zwar beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses des Sub-Kontaktes 9a (bis 12),
werden die elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 lediglich während
des Schließens des Hauptkontaktes 9a entriegelt
oder entblockiert. Bewegbare Glieder des Roboters, die beispielsweise aus
Armen bestehen, können sich bewegen; wenn jedoch der Hauptkontakt 8a geöffnet
wird, werden die bewegbaren Glieder unmittelbar verriegelt, nachdem die
elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 verriegelt worden sind. Es
wird daher möglich unbeabsichtigte Roboter-Aktionen zu
unterdrücken, wie beispielsweise Roboter-Aktionen, die
aus einer Entriegelung resultieren und zwar während welcher
Zeit die elektro magnetischen Bremsen B1 bis B4 dem Detektionsvorgang
hinsichtlich Fehlfunktionen unterworfen sind.
-
Darüber
hinaus ist die Relais-Steuerschaltung 3 dazu befähigt,
den zweiten Fehlfunktionsprüfvorgang durchzuführen,
um Fehlfunktionen der Sub-Relais 9 bis 12 in einer
Zeitperiode zu überprüfen, die zwischen gegebenen
Arbeitsroutinen vorhanden ist. In dieser Zeitperiode ist es üblich,
dass der Roboter nicht arbeitet und dessen Bremsen blockiert oder
verriegelt sind. Damit können die elektromagnetischen Bremsen
B1 bis B4 effektiv hinsichtlich deren Fehlfunktionen getestet werden.
Darüber hinaus wird jedes Mal, wenn die Arbeitsroutine
beendet worden ist, die zweite Fehlfunktionsprüfung durchgeführt,
wodurch es möglich wird die Häufigkeit des Fehlfunktionsprüfvorgangs
für die elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 zu erhöhen.
-
Wenn
darüber hinaus der Roboter-Controller 1 aktiviert
wird und wenn die zweite Fehlfunktionsprüfung eine Fehlfunktion
detektiert, wird der Betriebsmodus der Relais-Steuerschaltung 3 auf
den Befehl-Abweisungsmodus eingestellt, in welchem die Schaltung 3 den
Bremsentriegelungsbefehl von der CPU 2 abweist. Selbst
wenn somit die CPU 2 in fehlerhafter Weise den Bremsentriegelungsbefehl
ausgibt, werden die elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 daran
gehindert, sich während des Detektieren der Fehlfunktionen
zu entriegeln. Dies schafft die Möglichkeit unbeabsichtigte
Aktionen des Roboters in einer zuverlässigeren Weise zu
unterdrücken und Fehlfunktionen zu überprüfen,
die in den elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 verursacht worden
sein können.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Es
wird nun unter Hinweis auf die 6 bis 10 eine
zweite Ausführungsform des Roboter-Controllers gemäß der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Bei
der zweiten Ausführungsform sind ähnliche oder
identische Komponenten wie diejenigen der ersten Ausführungsform
mit den gleichen Bezugszeichen zum Zwecke der Vereinfachung der
Beschreibung versehen.
-
6 zeig
einen Roboter-Controller 21 gemäß der
zweiten Ausführungsform, wobei sich dieser Controller 21 von
dem Roboter-Controller 1 der ersten Ausführungsform
dadurch unterscheidet, dass eine CPU 22, eine Relais-Steuerschaltung 23,
und Codierstufen E1 bis E4 anstelle der CPU 2, der Relais-Steuerschaltung 3 und
der zweiten Erregung-Detektorschaltung 7 vorgesehen sind.
-
Die
Codierstufen E1 bis E4, die eine Motordrehung-Detektoreinrichtung
bilden, sind dafür ausgelegt, um Impulssignale Sp1 bis
Sp4 abhängig von den Drehpositionen einer Vielzahl von
Motoren M1 bis M4 auszugeben, die mit dem Roboter jeweils zusammengebaut
sind. Diese Codierstufen, die integral mit den Motoren jeweils eingebaut
sind, dienen somit dazu die Drehung der Motoren M1 bis M4 zu steuern. Als
eine modifizierte Ausführungsform können die Codierstufen
außerhalb der Motoren vorgesehen sein.
-
Die
Relais-Steuerschaltung 23 ist mit einer Vielzahl von Zählern
CT1 bis CT4 ausgestattet, von denen jeder die Zahl der Impulse zählt,
die durch jedes der Impulssignale Sp1 bis Sp4 vorgesehen werden,
die jeweils von den Codierstufen E1 bis E4 kommen, und umfasst ein
Register RG mit einer Vielzahl von Registerzonen, welche darin den
Zählwert von jedem der Zähler speichern. Die Zähler
CT1 bis CT4 können zusammen mit den Codierstufen E1 bis
E4 vorgesehen sein.
-
In
der Relais-Steuerschaltung 3 werden die Zählwerte
der Zähler CT1 bis CT4, die in dem Zustand gezählt
werden, in welchem die elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 blockiert
oder verriegelt sind, jeweils in dem Register RG1 als Bezugsgrößen Dr1
bis Dr4 gespeichert, die jeweils die Bezugs-Drehpositionen der Motoren
M1 bis M4 angeben. Zusätzlich werden die Zählwerte
der Zähler CT1 bis CT4, die in einem Zustand gezählt
werden, in welchem die Relais hinsichtlich deren Fehlfunktionen
geprüft werden, ebenfalls jeweils in dem Register RG in
Form von Momentanwerten Dp1 bis Dp4, welche die momentanen Drehpositionen
der Motoren M1 bis M4 angeben, jeweils zu einem Zeitpunkt gespeichert,
zu welchem der Detektionsvorgang der Relais-Fehlfunktion im Starten
begriffen ist. Eine Differenz Dp1 (bis Dp4) zwischen jeder Be zugsgröße
Dr1 bis Dr4 und jeden momentanen Wert Dp1 bis Dp4 wird ebenfalls
in dem Register RG gespeichert. Die Differenzwerte Dp1 bis Dp4 geben
die Beträge der Drehung von jedem der Motoren M1 bis M4
an und werden somit auch als Drehbetrag-Daten bezeichnet. Nebenbei bemerkt,
wenn die Zähler auf Null initialisiert werden können,
sind die Registerzonen in dem Register RG, in welche die Bezugsgrößen
Dr1 bis Dr4 gespeichert werden sollen, nicht erforderlich.
-
Die
CPU 22 liest die Differenzwerte Dd1 bis Dd4, die in dem
Register RG gespeichert sind, aus, wenn der Detektionsvorgang hinsichtlich
der Relais-Fehlfunktion durchgeführt wird. Die CPU 22 vergleicht
dann die eingelesene Differenz Dd1 (bis Dd4) mit einem gegebenen
Schwellenwert Dth, um zu überprüfen, ob der Motor
M1 (bis M4) sich dreht oder nicht. Dieser Schwellenwert Dth wird
auf einen Wert eingestellt, welcher es der CPU 22 ermöglicht
in exakter Weise die Drehung von jedem der Motoren M1 bis M4 zu
detektieren.
-
In
Fällen, bei denen irgendwelche der Motoren M1 bis M4 sich
drehen, sind die jeweiligen Sub-Kontakte oder der jeweilige Sub-Kontakt 9a bis 12a,
der dem sich drehenden Motor bzw. den sich drehenden Motoren M1
(bis M4) entsprechen, geschlossen. Unter Berücksichtigung
der Beziehung zwischen der Drehung der Motoren M1 bis M4 und den
Offen-/Geschlossen-Zuständen der Sub-Kontakte 9a bis 12a realisiert
die vorliegende Ausführungsform den Weg zum Detektieren
der Drehung der Motoren M1 bis M4 anstelle eines Detektierens der
Erregung der Sub-Kontakte, wie dies bei der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde. Vom Funktions-Gesichtspunkt aus gesehen besteht
die zweite Erregung-Detektoreinrichtung 24 aus den Codierstufen
E1 bis E4 und der Relais-Steuerschaltung 23. Die Steuereinrichtung 25 besteht
aus der CPU 22 und der Relais-Steuerschaltung 23.
-
Die
Operationen des Roboter-Controllers 1 gemäß der
zweiten Ausführungsform wird nun im Folgenden beschrieben.
-
Im
Gegensatz zur ersten Ausführungsform funktioniert die CPU 22 hauptsächlich
als ein Controller, der verschiedene Befehle für die erste
und die zweite Fehlfunktions prüfung ausgibt. Die 7 und 8 zeigen
die Operationen des Roboter-Controllers 21, die ausgeführt
werden, wenn derselbe aktiviert wird.
-
Wenn
die Stromversorgung für den Roboter-Controller 21 zu
dem Zeitpunkt t1, der in 8 gezeigt ist, eingeschaltet
wird, wird die Relais-Steuerschaltung 23 zuerst initialisiert.
Wenn diese Initialisierung zu einem Zeitpunkt t2, der in 8 gezeigt ist,
beendet wird, startet die CPU 22 ihre Operationen, indem
sie das Hauptrelais 8 und die Sub-Relais 9 bis 12 antreibt,
um den Hauptkontakt 8a und die Sub-Kontakte 9a bis 12a vermittels
der Relais-Steuerschaltung 23 zu öffnen (Schritt
U1 in 7). Zu diesem Zeitpunkt speichert die Relais-Steuerschaltung 23 den
Bezugsgrößen Dr1 bis Dr4 in seinem Register RG.
-
Die
CPU 22 verwendet dann die Relais-Steuerschaltung 23 und
die erste Erregung-Detektorschaltung 6, um den erregten
Zustand des Hauptkontaktes 8a zu prüfen (zu dem
Zeitpunkt t2 in 8; Schritt U2 in 7).
Wenn der Hauptkontakt 8a geschlossen ist, kann die CPU 22 detektieren,
dass der Hauptkontakt 8a erregt ist (JA bei dem Schritt
U2). Damit bestimmt die CPU 22 somit, dass das Hauptrelais 8 eine
Fehlfunktion hat und es wird damit dieser Relais-Prüfprozess
für die Aktvierung beendet. Dies entspricht einem Anhalten
aufgrund eines Fehlers. Wenn im Gegensatz dazu der Hauptkontakt 8a geöffnet
ist kann die CPU 22 einen nicht-erregten Zustand des Hauptkontaktes 8a detektieren
(NEIN bei dem Schritt U2), sodass die CPU 22 erkennt, dass das
Hauptrelais 8 normal arbeitet. In diesem Fall treibt die
CPU 22 das Hauptrelais 8 an, um dessen Hauptkontakt 8a lediglich
für eine gegebene Zeitperiode (vom Zeitpunkt T3 bis T4
in 8: Schritt U3 in 7) zu schließen.
Diese gegebene Zeitperiode wird auch auf eine minimale zeitliche
Länge eingestellt, die es der CPU 22 ermöglicht
die Drehung der Motoren M1 bis M4 zu überprüfen
und sie beträgt 43 ms und zwar bei der vorliegenden Ausführungsform.
-
Während
der Schließoperation des Hauptkontaktes 8a (das
heißt während der Periode von t3 bis t4 in 8),
werden in der Relais-Steuerschaltung 23 die momentanen
Werte Dp1 bis Dp4 in dem Register RG gespeichert und es werden auch
die Differenzwerte Dd1 bis Dd4 zwischen den Bezugsgrößen
Dr1 bis Dr4 und die momentanen Werte Dp1 bis Dp4 ebenfalls in dem
Register RG gespeichert. Somit liest die CPU 22 die Differenzwerte
Dp1 bis Dp4 aus dem Register RG aus und vergleicht die ausgelesenen
Differenzwerte Dp1 bis Dp4 mit einem Schwellenwert Dth, um individuell
die Drehzustände der Motoren M1 bis M4 zu überprüfen
(Schritt U4 in 7).
-
Wenn
in diesem Fall der Sub-Kontakt 9a aufgrund einer Fehlfunktion
geschlossen ist, wird der Differenzwert Dd1 größer
als der Schwellenwert Dth, sodass die CPU 22 bestimmt,
dass der Motor M1 sich dreht, da das Sub-Relais 9 eine
Fehlfunktion hat (JA bei dem Schritt U4). Damit führt die
CPU nicht länger den Relais-Prüfprozess für
die Aktivierung durch (das heißt es erfolgt ein Anhalten
aufgrund eines Fehlers). Wenn auf der anderen Seite alle Sub-Kontakte 9a bis 12a geöffnet
sind, sind die Differenzwerte Dp1 bis Dp4 kleiner als der Schwellenwert
Dth. In diesem Fall bestimmt die CPU 22, dass alle Motoren M1
bis M4 angehalten sind und alle Relais 9 bis 12 normal
arbeiten (NEIN bei dem Schritt U4). Die CPU 22 treibt dann
das Hauptrelais 8 an, um den ”Ein-Schließzustand” des
Hauptkontaktes 8a (Schritt U5) aufrecht zu erhalten, bevor
der Relais-Prüfprozess für die Aktivierung endet
(das heißt normal endet).
-
Die 9 und 10 zeigen
einen Relais-Prüfprozess, der während einer Zeitperiode durchgeführt
wird, die zwischen den Arbeitsroutinen des Roboters vorgesehen ist.
-
Wenn
der Roboter einen Zyklus von seiner gegebenen Arbeitsroutine beendet
hat, gibt die CPU 22 einen Bremsblockierbefehl für
die elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4 aus (zu dem Zeitpunkt
t1 in 10: JA bei dem Schritt V1 in 9).
Im Ansprechen auf diesen Befehl treibt die Relais-Steuerschaltung 23 die
Sub-Relais 9 bis 12 an, um deren Sub-Kontakte 9a bis 12a zu öffnen
(Schritt V2 in 9). Parallel dazu laufend werden
die Bezugswerte Dr1 bis Dr4 in dem Register RG der Relais-Steuerschaltung 23 gespeichert.
-
Die
CPU 22 wartet dann für eine gegebene Zeitperiode
(das heißt einer Zeitperiode von t1 bis t2 in 10:
Schritt V2A in 9). Wenn die gegebene Zeitperiode
verstrichen ist, erlaubt es die CPU 22 der Relais-Steuerschaltung 23 die
momentanen Werte Dpi bis Dp4 in dem Register RG zu speichern und
die Differenzwerte Dd1 bis Dd4 zwischen den Bezugsgrößen
Dr1 bis Dr4 und den momentanen Werten Dp1 bis Dp4 zu berechnen und
in dem Register RG zu speichern (Schritt V2B in 9).
Dann liest die CPU 22 die Differenzwerte Dd1 bis Dd4 aus
dem Register RG aus, um einen Vergleich zwischen den Differenzwerten
Dd1 bis Dd4 und dem Schwellenwert Dth durchzuführen. Dies
führt zum Detektieren der Drehzustände der Motoren
M1 bis M4 (Schritt V3 in 9).
-
Der
Prüfschritt bei dem Schritt V3 in 9 sollte
dann ausgeführt werden, wenn die Zahl der Impulse von jedem
der Impulssignale Sp1 bis SP4 von den Codierstufen E1 bis E4 sich
in ausreichender Weise geändert hat und zwar abhängig
von der Drehung der Motoren M1 bis M4, vorausgesetzt, dass die Motoren
M1 bis M4 sich drehen. Demzufolge wird die gegebene Zeitperiode
von t1 bis t2 auf 43 ms eingestellt, um ein Beispiel zu nennen.
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Es
sei angenommen, dass der Sub-Kontakt 9a geschlossen ist.
In diesem Fall ist der Differenzwert Dd1 größer
als der Schwellenwert Dth mit dem Ergebnis, dass die CPU 22 detektiert,
dass der Motor M1 sich dreht und das Sub-Relais 9 eine
Fehlfunktion hat (JA bei dem Schritt V3). Damit treibt die CPU 22 das
Hauptrelais 8 an, um dessen Hauptkontakt 8a zu öffnen
(Schritt V4 in 9) und zwar vor der Beendigung
des Relais-Prüfprozesses während der Roboter-Arbeitsroutinen
(ein Anhalten aufgrund eines Fehlers). Natürlich gilt dies
auch für die anderen Sub-Kontakte 10a bis 12a.
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Wenn
im Gegensatz dazu alle Sub-Kontakte 9a bis 12a offen
sind, sind auch alle Differenzwerte Dd1 bis Dd4 kleiner als der
Schwellenwert Dth. Damit detektiert dann die CPU 22, dass
alle Motoren M1 bis M4 sich nicht drehen und keines der Sub-Relais 9 bis 12 normal
arbeitet (NEIN bei dem Schritt V3) und sie treibt dann das Hauptrelais 8 an,
um dessen Hauptkontakt 8a zu öffnen (Schritt V5
in 9).
-
Danach
wartet die CPU 22 für eine gegebene Zeitperiode
(zum Beispiel 23 ms: Schritt V5A in 9) und überprüft
den erregten Zustand des Hauptkontaktes 8a unter Verwendung
der ersten Erregung-Detektorschaltung 6 (zu einem Zeitpunkt
t3 in 10: Schritt V6 in 9).
Diese Prüfung bei dem Schritt V6 sollte dann ausgeführt
wer den, nachdem das Hauptrelais 8 seinen Antrieb vervollständigt
hat. Als Konsequenz wird die gegebene Zeitperiode, die bei dem Schritt
V5A erforderlich ist, auf einen Betrag eingestellt, der in ausreichender
Weise länger ist als die Operationszeit (zum Beispiel angenähert
20 ms) des Hauptrelais 8.
-
Wenn
der Hauptkontakt 8a geschlossen ist, detektiert die CPU 22,
dass der Hauptkontakt 8a erregt ist und dass das Hauptrelais 8 eine
Fehlfunktion hat (JA bei dem Schritt V6). In diesem Fall wird der Relais-Prüfprozess
aufgrund eines Fehlers gestoppt. Wenn mittlerweile der Hauptkontakt 8a geschlossen ist,
detektiert die CPU 22, dass der Hauptkontakt 8a nicht
erregt ist und dass das Hauptrelais 8 normal arbeitet (NEIN
bei dem Schritt V6). In diesem Fall arbeitet die CPU 22,
um das Hauptrelais 8 anzutreiben, um dessen Hauptkontakt 8a zu
schließen (zu einem Zeitpunkt t4 in 10: Schritt
V7 in 9).
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Danach
verwendet die CPU 22 eine Zeitperiode, die so lange andauert,
bis die Bremsen freigegeben werden bzw. entblockiert werden und
zwar vor der nächsten Roboter-Arbeitsroutine. Praktisch
gesagt überwacht die CPU 22 während dieser
Periode die Drehzustände der Motoren M1 bis M4 indem sie einen
Vergleich zwischen den Differenzgrößen Dd1 bis
Dd4 und dem Schwellenwert Dth durchführt (Schritte V8 und
V9 in 9). Es sei angenommen, dass der Sub-Kontakt 9a gegenwärtig
geschlossen ist. In diesem Fall detektiert die CPU 22,
dass der Sub-Kontakt 9a erregt ist und dass das Sub-Relais 9 eine
Fehlfunktion hat (JA bei dem Schritt V8), sodass zu dem Schritt
V4 vorangeschritten wird, um diesen Relais-Prüfprozess
zu beenden (das heißt ein Anhalten aufgrund eines Fehlers).
Wenn zusätzliche alle Sub-Kontakte 9a bis 12a geöffnet
sind, sodass die CPU 22 die Bremsen freigeben sollte oder
entblockieren sollte (JA bei den Schritten V8 und V9), treibt die
CPU 22 die Sub-Relais 9 bis 12 an, um
deren Sub-Kontakte 9a bis 12a zu öffnen
(Schritt V10 in 9). Somit werden die elektromagnetischen Bremsen
B1 bis B4 entriegelt oder entblockiert, das heißt sie werden
von ihren Armblockierungszuständen freigegeben. Dieser
Relais-Prüfprozess kehrt dann zu seinem Schritt V1 zurück.
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Die
durch die vorliegende Erfindung erzielten Vorteile sind wie folgt.
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Der
Relais-Prüfprozess für die Sub-Relais 9 bis 12 wird
ausgeführt und zwar durch das Detektieren der Drehung der
Motoren M1 bis M4. Wenn irgendeiner der Motoren M1 bis M4 eine Drehung
aufweist, ist irgendeiner der Sub-Kontakte 9a bis 12a, der
einen Kontakt darstellt, um Strom zu der elektromagnetischen Bremse
zum Bremsen des Motors zuzuführen und diesen Strom zu schalten
nun geschlossen. Diese Beziehung zwischen der Motoren und der Erregung
der Sub-Kontakte 9a bis 12a kann dazu verwendet
werden, um Fehlfunktionen zu überprüfen, die in
den Sub-Relais 9 bis 12 auftreten können,
wie dies anhand der vorliegenden Ausführungsform beschrieben
wurde.
-
Ferner
werden die Codierstufen E1 bis E4, die zusammenhängend
an den Motoren M1 bis M4 angebracht sind, um die Drehung derselben
zu steuern, dafür verwendet, um die Motordrehung zu detektieren.
Damit können im Vergleich zu dem Roboter-Controller 1,
der anhand der ersten Ausführungsform beschrieben wurde,
und welcher die zweite Erregung-Detektorschaltung 7 erfordert,
Herstellungskosten für den Roboter-Controller 21 gesenkt
werden.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen vorangegangenen
Ausführungsformen beschränkt und es sind vielfältige
modifizierte Ausführungsformen bzw. andere Ausführungsformen möglich.
-
Eine
erste modifizierte Ausführungsform betrifft eine Konfiguration
der Steuereinrichtung. Bei der ersten Ausführungsform ist
die Steuereinrichtung 15 zusammengesetzt aus einer Kombination
zwischen der CPU 12 und der Relais-Steuerschaltung 3,
während bei der zweiten Ausführungsform die Steuereinrichtung 25 aus
einer Kombination zwischen der CPU 22 und der Relais-Steuerschaltung 23 besteht.
Die Steuereinrichtung kann in der Relais-Steuerschaltung vorgesehen
sein, welche Komponenten enthält, die dafür erforderlich
sind, um Fehlfunktionen der elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4
zu detektieren.
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Eine
zweite modifizierte Ausführungsform betrifft das Wie und
auf welche Weise eine Drehung der Motoren M1 bis M4 detektiert wird.
Bei der zweiten Ausführungsform liest die CPU 22 die
Daten, welche die Beträge der Motordrehung angeben, aus dem
Register RG der Relais-Steuerschaltung 23 aus, sodass die
Drehzustände der Motoren M1 bis M4 detektiert werden können.
Dies kann jedoch in solcher Weise modifiziert werden, dass die CPU 22 die
Drehzustände solcher Motoren M1 bis M4 unter Verwendung
der Impulssignale von den Codierstufen E1 bis E4 detektiert (oder
unter Verwendung der Zählwerte, wenn die Codierstufen mit
Zählern ausgestattet sind).
-
Eine
dritte modifizierte Ausführungsform betrifft die zweite
Fehlfunktionsprüfung. Dieser Prüfprozess kann
lediglich dann ausgeführt werden, dies erforderlich ist
und zwar ohne Einschränkung auf den oben beschriebenen
Fall, also jedes Mal dann, wenn die gegebene Roboter-Arbeitsroutine
beendet wird. Wenn darüber hinaus die erste Fehlfunktionsprüfung ausgeführt
wird, wenn die Aktivierung ausgeführt wird und diese ausreichend
ist, um Fehlfunktionen der elektromagnetischen Bremsen B1 bis B4
zu detektieren, kann auch der zweite Fehlfunktionsprüfvorgang
weggelassen werden.
-
Die
vorliegende Erfindung kann in mehreren anderen Ausführungsformen
realisiert werden, ohne jedoch dadurch den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Die Ausführungsformen und modifizierten Ausführungsformen,
die insoweit beschrieben wurden, sollen daher lediglich der Veranschaulichung
dienen und sollen nicht einschränkend sein, da der Rahmen der
Erfindung durch die anhängenden Ansprüche definiert
ist und nicht durch die diesen vorangehende Beschreibung. Alle Änderungen,
die in den Rahmen und die Grenzen der Ansprüche fallen
oder auch Äquivalente solcher Maßnahmen und Grenzen,
werden daher durch die Ansprüche mit umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2008-040020 [0001]
- - JP 3158914 [0005]