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Allgemeiner Stand der Technik
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersteuerungssystem zum Steuern eines Industrieroboters (der nachfolgend einfach als „Roboter“ bezeichnet wird) und betrifft insbesondere ein Robotersteuerungssystem mit einer Stoppfunktion.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Im Allgemeinen überwacht ein Robotersteuerungssystem eine Wellendrehzahl eines Roboters oder eine Drehzahl eines Roboterarms. Wenn die Drehzahl einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird der Roboter gestoppt und dadurch die Sicherheit eines Bedieners aufrechterhalten.
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Die ungeprüfte japanische Patentschrift (Kokai) Nr.
2009-50958 offenbart, dass ein Servomotor basierend auf der Position des Servomotors, die durch einen an dem Servomotor vorgesehenen Positionssensor erkannt wird, gestoppt wird.
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In diesem Zusammenhang wird die Wellendrehzahl des Roboters oder die Drehzahl des Roboterarms basierend auf dem Ergebnis der tatsächlichen Bewegung des Roboters berechnet. Daher tritt selbst dann, wenn, wie oben erwähnt, der Roboter gestoppt wird, eine geringe Bewegung des Roboters auf, bevor der Roboter tatsächlich stoppt. Da in der ungeprüften japanischen Patentschrift (Kokai) Nr.
2009-50958 der Servomotor basierend auf der Position des Servomotors abgeschaltet wird, besteht das Problem, das eine geringe Bewegung des Motors auftritt, bevor die Welle des Servomotors gestoppt wird. Unter diesen Umständen kann die Sicherheit eines Bedieners nicht immer aufrechterhalten werden.
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Die
US 2009 / 0 088 898 A1 beschreibt eine Robotersteuerung, die einen mindestens eine durch einen Motor angetriebene Steuerwelle aufweisenden Roboterkörper steuert, wobei die Robotersteuerung eine Steuerungseinheit, die einen Arbeitsbefehl des Motors ausgibt, einen an dem Motor vorgesehenen Positionserkennungseinheit, um die Position der Steuerwelle zu erkennen, wobei die Steuerungseinheit, die ein Stoppsignal ausgibt, um den Roboter zu stoppen, wenn die von der Positionserkennungseinheit erfasste Drehzahl der Steuerwelle einen Drehzahlschwellenwert überschreitet, und eine Not-Stopp-Einrichtung umfasst, die eine Stromversorgung an den Roboter unterbrechen kann. Die US 2009 / 0 058 342 A1 beschreibt eine Messung eines Abstand zwischen einer gespeicherten Position und einer Ist-Position, sowie den Vergleich dieses Abstand mit einem Abweichungsschwellwert. Weiterer Stand der Technik findet sich in der
US 2004 / 0 078 116 A1 und in der
JP 2007 -
136 617 A .
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick des Vorgenannten gemacht, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Robotersteuerungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, den Roboter zu stoppen, bevor der Servomotor zu arbeiten beginnt.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Um die oben genannte Aufgabe zu erreichen wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Robotersteuerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt, das einen mindestens eine durch einen Motor angetriebene Steuerwelle aufweisenden Roboter steuert, wobei das Robotersteuerungssystem eine Arbeitsbefehlsausgabeeinheit, die einen Arbeitsbefehl des Motors ausgibt, eine an dem Motor vorgesehene Positionserkennungseinheit, um die Position der Steuerwelle zu erkennen, eine Stoppsignalausgabeeinheit, die ein Stoppsignal ausgibt, um den Roboter zu stoppen, wenn die von der Positionserkennungseinheit erfasste Drehzahl der Steuerwelle einen Drehzahlschwellenwert überschreitet, und eine Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit, die den von der Arbeitsbefehlsausgabeeinheit ausgegebenen Arbeitsbefehl unterbricht, wenn das Stoppsignal ausgegeben wird, umfasst.
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Gemäß der Erfindung umfasst das Robotersteuerungssystem ferner eine Referenzpositionsspeichereinheit, die darin die zum Zeitpunkt, wenn das Stoppsignal ausgegeben wird, durch die Positionserkennungseinheit erkannte Position der Steuerwelle als Referenzsignal speichert, und eine Stromunterbrechungseinheit, die eine Stromversorgung an den Roboter unterbricht, wenn eine Abweichung zwischen der durch die Positionserkennungseinheit erkannten Position der Steuerwelle und der in der Referenzpositionsspeichereinheit gespeicherten Referenzposition einen Abweichungsschwellenwert überschreitet, während das Stoppsignal ausgegeben wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung befiehlt in einem Robotersteuerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 2 die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit der Stromunterbrechungseinheit, wenn der Arbeitsbefehl von der Arbeitsbefehlsausgabeeinheit ausgegeben wird, während das Stoppsignal ausgegeben wird, die Stromversorgung an den Roboter zu unterbrechen.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch die ausführliche Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten repräsentativen Ausführungsformen.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Robotersteuerungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Robotersteuerungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des in 2 dargestellten Robotersteuerungssystems darstellt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die Ausführungsformen der vorliegenden werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen besprochen. In den Zeichnungen werden gleichen Bauteilen die gleichen Bezugsziffern zugeordnet. Der Übersichtlichkeit halber wurde der Maßstab der Zeichnungen in geeigneter Weise geändert.
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1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Robotersteuerungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 ersichtlich besteht das Robotersteuerungssystem 1 im Wesentlichen aus einem Roboter R, der einen Servomotor 20 aufweist, der mindestens eine Steuerwelle antreibt, und einer Robotersteuerungsvorrichtung 10, die den Roboter R steuert. In 1 usw. wird nur ein Servomotor 20 gezeigt, obwohl der Roboter 20 tatsächlich mehrere Steuerwellen und mehrere entsprechende Servomotoren umfassen kann.
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Am Servomotor 20 ist ein Geber 21 ist angebracht, der dazu eingerichtet ist, die Position der Abtriebswelle des Servomotors 20 in vorbestimmten Zeitintervallen zu erkennen. Die erkannte Position wird dazu genutzt, die Position der Steuerwelle darzustellen. Der Geber 21 kann die Drehzahl der Steuerwelle basierend auf den zwei aufeinanderfolgenden Positionen der Steuerwelle ausgeben. Der Geber 21 kann die Drehzahl der Steuerwelle durch andere Verfahren ausgeben.
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Wie in 1 gezeigt umfasst die Robotersteuerungsvorrichtung 10 eine Arbeitsbefehlsausgabeeinheit 11, die einen Arbeitsbefehl des Servomotors 20 ausgibt. Der von der Arbeitsbefehlsausgabeeinheit 11 ausgegebene Arbeitsbefehl wird durch einen Servoverstärker 18 verstärkt und an den Servomotor 20 geliefert. Der Servoverstärker 18 ist mit einer Motor-Stromversorgung 17 verbunden.
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Die Robotersteuerungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine Stoppsignalausgabeeinheit 12, die ein Stoppsignal ausgibt, um den Roboter zu stoppen, wenn die durch den Geber 21 erkannte Drehzahl der Steuerwelle einen Drehzahlschwellenwert überschreitet.
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Des Weiteren umfasst die Robotersteuerungsvorrichtung 10 eine Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit 13, die den von der Arbeitsbefehlsausgabeeinheit 11 ausgegebenen Arbeitsbefehl unterbricht, wenn das Stoppsignal ausgegeben wird. Die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit 13 unterbricht den Arbeitsbefehl, indem der von der Arbeitsbefehlsausgabeeinheit 11 gelieferte Arbeitsbefehl zu einem Null-Befehl gemacht wird. Wie aus der 1 verständlich wird, ist die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit 13 zwischen der Arbeitsbefehlsausgabeeinheit 11 und dem Servoverstärker 18 angeordnet.
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Die Robotersteuerungsvorrichtung 10 umfasst eine Referenzpositionsspeichereinheit 14, in der die Position der Steuerwelle, die durch den Geber 21 erkannt wird, wenn das Stoppsignal ausgegeben wird, als eine Referenzposition gespeichert wird, und eine Stromunterbrechungseinheit 16, die die Stromversorgung an den Roboter R unterbricht, wenn eine Abweichung zwischen der durch den Geber 21 erkannten Position der Steuerwelle und der in der Referenzpositionsspeichereinheit 14 gespeicherten Position einen Abweichungsschwellenwert überschreitet. Wie in 1 gezeigt ist die Stromversorgungsunterbrechungseinheit 16 zwischen der Motor-Stromversorgung 17 und dem Servoverstärker 18 angeordnet, um die Stromversorgung von der Motor-Stromversorgung 17 an den Servoverstärker 18 zu unterbrechen. Es ist anzumerken, dass ein in 1 gezeigter Vergleicher 15 verschiedene Daten vergleicht.
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2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Robotersteuerungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Übersichtlichkeit halber wird in 2 keine doppelte Erklärung zu den Bauteilen gegeben, die denjenigen in 1 entsprechen. In 2 ist ein sich von der Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit 13 zur Stromversorgungsunterbrechungseinheit 16 erstreckender Pfeil hinzugefügt. Mit anderen Worten, wenn der Arbeitsbefehl von der Arbeitsbefehlsausgabeeinheit 11 ausgegeben wird, während das Stoppsignal von der Stoppsignalausgabeeinheit 12 ausgegeben wird, dann befiehlt die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit 13 der Stromversorgungseinheit 16 die Stromversorgung an den Roboter R zu unterbrechen.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Arbeitsablaufs des in 2 gezeigten Robotersteuerungssystems. Der Arbeitsvorgang des Robotersteuerungssystems 1 gemäß der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf 3 besprochen. Der in 3 gezeigte Arbeitsvorgang wird in vorbestimmten Steuerungszyklen wiederholt.
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Es wird angemerkt, dass der Arbeitsvorgang des Robotersteuerungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform im Wesentlichen dem in 3 gezeigten Arbeitsvorgang entspricht, wenn daraus der Schritt S19 gelöscht wird. Daher wird hier keine Erklärung des Arbeitsvorgangs des Robotersteuerungssystems gemäß der ersten Ausführungsform gegeben.
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Zunächst erfasst bei Schritt S11 die Robotersteuerungsvorrichtung 10 die aktuelle Drehzahl Vd der Steuerwelle über den Geber 21. Bei Schritt S12 vergleicht dann der Vergleicher 15 die aktuelle Drehzahl Vd mit dem ersten Schwellenwert (Drehzahlschwellenwert).
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Wenn die aktuelle Drehzahl Vd größer als der erste Schwellenwert ist, wird davon ausgegangen, dass die Drehzahl der Steuerwelle des Roboters R zu hoch ist. In diesem Fall gibt daher die Stoppsignalausgabeeinheit 12 bei Schritt S13 ein Stoppsignal aus. Es wird angemerkt, dass wenn die aktuelle Drehzahl Vd nicht größer als der erste Schwellenwert ist, die Steuerung zu Schritt S11 zurückkehrt.
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Bei Schritt S14 erfasst dann die Robotersteuerungsvorrichtung 10 die Position der Steuerwelle, wenn das Stoppsignal durch den Geber 21 ausgegeben wird. Die Referenzpositionsspeichereinheit 14 speichert diese Position der Steuerwelle als eine Referenzposition. Bei Schritt S15 erfasst die Robotersteuerungsvorrichtung 10 die aktuelle Position Pd der Steuerwelle durch den Geber 21.
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Dann wird bei Schritt S16 geprüft, ob das Stoppsignal, das bei Schritt S13 ausgegeben wurde, noch wirksam ist. Wenn das Stoppsignal noch wirksam ist, wird bei Schritt S17 geprüft, ob der Arbeitsbefehl der Arbeitsbefehlsausgabeeinheit 11 Null ist oder nicht. Wenn der Arbeitsbefehl Null ist, geht die Steuerung weiter zu Schritt S20, weil der Servomotor bereits gestoppt wurde.
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Umgekehrt, wenn der Arbeitsbefehl bei Schritt S17 nicht Null Ist, geht die Steuerung weiter zu Schritt S18, wo der Arbeitsbefehl durch die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit 13 zu Null gemacht wird. Es wird angemerkt, dass die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit 13 den Arbeitsbefehl soweit schwächen kann, dass der Bediener nicht beeinflusst wird. Daher wird im Wesentlichen der Arbeitsbefehl nicht in den Servoverstärker 18 eingegeben. Wie aus dem Vorgenannten verständlich wird unterbricht in der vorliegenden Erfindung die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit 13 den Arbeitsbefehl des Servomotors 20 bei Schritt S18, und demzufolge ist es möglich, den Roboter R zu stoppen, bevor der Servomotor zu arbeiten beginnt. Somit kann die Sicherheit des Bedieners sichergestellt werden.
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Des Weiteren trennt die Stromunterbrechungseinheit bei Schritt S19 die Verbindung zwischen der Motor-Stromversorgung 17 und dem Servoverstärker 18, um dadurch die Stromversorgung zu unterbrechen. Wenn in diesem Fall die Stromunterbrechungseinheit 16 die Stromversorgung unterbricht nachdem die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit 13 den Arbeitsbefehl unterbricht, wird der Roboters R über den Servo abgeschaltet und zuverlässig gestoppt. Damit wird verständlich, dass die Sicherheit des Bediener zuverlässiger gesichert werden kann.
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Dann bestimmt bei Schritt S20 der Vergleicher 15, ob eine Abweichung zwischen der bei Schritt S14 gespeicherten Referenzposition und der bei Schritt S15 erfassten aktuellen Position Pd größer als der zweite Schwellenwert ist (Abweichungsschwellenwert). Wenn die Abweichung größer als der zweite Schwellenwert ist, trennt die Stromunterbrechungseinheit 16 die Verbindung zwischen der Motor-Stromversorgung 17 und dem Servoverstärker 18, um dadurch die Stromversorgung zu unterbrechen. Wenn die Steuerwelle stark von der Referenzposition abweicht, kann der Roboter R gestoppt werden. Dadurch kann die Sicherheit des Bedieners bereitgestellt werden.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der ersten Ausführungsform ist es möglich, wenn die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit den Arbeitsbefehl des Motors unterbricht, den Roboter zu stoppen, bevor der Motor zu arbeiten beginnt. Dadurch kann die Sicherheit des Bediener sichergestellt werden.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform unterbricht die Stromunterbrechungseinheit die Stromversorgung, wenn die Abweichung zwischen der Position der Steuerwelle und der Referenzposition den Abweichungsschwellenwert überschreitet. Und zwar wird der Roboter gestoppt, wenn die Steuerwelle deutlich von der Referenzposition abweicht. Dadurch kann die Sicherheit des Bedieners sichergestellt werden.
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Gemäß der dritten Ausführungsform ist es möglich, wenn die Arbeitsbefehlsunterbrechungseinheit den Arbeitsbefehl unterbricht und die Stromunterbrechungseinheit die Stromversorgung unterbricht, den Roboter sicher zu stoppen. Dadurch kann weitere Sicherheit des Bedieners sichergestellt werden.
