JP2003025271A - ロボット制御装置 - Google Patents
ロボット制御装置Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0004—Braking devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロボットに過度の負荷を与えることなく確実
に非常停止させる。 【解決手段】 非常停止要請時にロボットをサーボ制御
することにより制動するサーボ系非常停止制御手段と、
ロボットの動作を妨げる方向へ負荷を与える機械系非常
停止手段とを有し、サーボ系非常停止制御手段によりロ
ボットを必要制動距離を確保しうる安全速度Ｖｓまで落
とした後にこのサーボ系非常停止制御手段を停止し、そ
の後は機械系非常停止手段により負荷を作用させてロボ
ットを必要制動距離内で非常停止させる。
に非常停止させる。 【解決手段】 非常停止要請時にロボットをサーボ制御
することにより制動するサーボ系非常停止制御手段と、
ロボットの動作を妨げる方向へ負荷を与える機械系非常
停止手段とを有し、サーボ系非常停止制御手段によりロ
ボットを必要制動距離を確保しうる安全速度Ｖｓまで落
とした後にこのサーボ系非常停止制御手段を停止し、そ
の後は機械系非常停止手段により負荷を作用させてロボ
ットを必要制動距離内で非常停止させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット制御装置
に関する。さらに詳述すると、本発明は、アーム型等の
ロボットにおける動作、特に非常停止要請時におけるロ
ボットの非常停止動作を制御する装置として適用される
ロボット制御装置の改良に関する。
に関する。さらに詳述すると、本発明は、アーム型等の
ロボットにおける動作、特に非常停止要請時におけるロ
ボットの非常停止動作を制御する装置として適用される
ロボット制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】非常停止要請時にアーム型などのロボッ
トを非常停止させるロボット制御装置として、従来、瞬
時に一次電源を遮断しサーボモータの回生電流によるブ
レーキと機械抵抗、更にはメカブレーキにより停止させ
るようにした装置が用いられている。また、近年では、
アーム型ロボットの大型化と高速化に伴い、ロボットを
サーボ制御することにより短時間かつ短制動距離でスム
ーズに停止させる方法も採用されるようになってきてい
る。
トを非常停止させるロボット制御装置として、従来、瞬
時に一次電源を遮断しサーボモータの回生電流によるブ
レーキと機械抵抗、更にはメカブレーキにより停止させ
るようにした装置が用いられている。また、近年では、
アーム型ロボットの大型化と高速化に伴い、ロボットを
サーボ制御することにより短時間かつ短制動距離でスム
ーズに停止させる方法も採用されるようになってきてい
る。
【０００３】従来のサーボ制御は、例えば図８に示すよ
うに行われる。すなわち、アーム型ロボットの動作中に
緊急停止事態など非常停止要請が生じた場合はその時点
でサーボ電源（一次電源）を切り（図８（Ｃ））、残留
電荷を利用してモータをサーボ制御し続けてロボットを
制動する（図８（Ｄ））。この間、ロボットは一定の加
速度で減速し、その後停止する（図８（Ａ））。これと
同時に速度指令を止め（図８（Ｂ））、サーボ制御を終
えるとともに（図８（Ｄ））、メカブレーキを作用させ
てロボットの停止状態を保つ（図８（Ｅ））。
うに行われる。すなわち、アーム型ロボットの動作中に
緊急停止事態など非常停止要請が生じた場合はその時点
でサーボ電源（一次電源）を切り（図８（Ｃ））、残留
電荷を利用してモータをサーボ制御し続けてロボットを
制動する（図８（Ｄ））。この間、ロボットは一定の加
速度で減速し、その後停止する（図８（Ａ））。これと
同時に速度指令を止め（図８（Ｂ））、サーボ制御を終
えるとともに（図８（Ｄ））、メカブレーキを作用させ
てロボットの停止状態を保つ（図８（Ｅ））。
【０００４】このようなサーボ制御を行う従来のロボッ
ト制御装置によれば、非常停止要請時から停止終了時ま
で制動力を積極的に作用させ、ロボットを図８（Ａ）に
示すように短時間で非常停止させることが可能である。
ト制御装置によれば、非常停止要請時から停止終了時ま
で制動力を積極的に作用させ、ロボットを図８（Ａ）に
示すように短時間で非常停止させることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今後ロ
ボットの大型化と高速化が更に進んだ場合に、従来と同
様サーボ制御のみによりロボットを制御することには問
題がある。
ボットの大型化と高速化が更に進んだ場合に、従来と同
様サーボ制御のみによりロボットを制御することには問
題がある。
【０００６】すなわち、サーボ制御により制動するとロ
ボットに大きな負荷がかかるにもかかわらず、大型化・
高速化したロボットの非常停止時間を維持しあるいは更
に短くしようとすれば、その分だけサーボ制御時間を長
くするか制動力を増やす必要が生じ、過度の負荷や衝撃
を与え、場合によってはロボット本体に破壊を来すおそ
れがある。したがって、大型化・高速化したロボットに
対し、従来のサーボ制御を行い減速時間を短縮するには
限度がある。さらには、サーボ系において一次電流を遮
断した場合には、それほど長く制御できない問題もあ
る。
ボットに大きな負荷がかかるにもかかわらず、大型化・
高速化したロボットの非常停止時間を維持しあるいは更
に短くしようとすれば、その分だけサーボ制御時間を長
くするか制動力を増やす必要が生じ、過度の負荷や衝撃
を与え、場合によってはロボット本体に破壊を来すおそ
れがある。したがって、大型化・高速化したロボットに
対し、従来のサーボ制御を行い減速時間を短縮するには
限度がある。さらには、サーボ系において一次電流を遮
断した場合には、それほど長く制御できない問題もあ
る。
【０００７】一方、これとは逆にサーボ制御を全く行わ
ないとすれば長い制動時間を要し、非常停止が十分に達
せられなくなって危険度が増す問題が生じるので、サー
ボ制御を一切行わないことは現状では難しい。
ないとすれば長い制動時間を要し、非常停止が十分に達
せられなくなって危険度が増す問題が生じるので、サー
ボ制御を一切行わないことは現状では難しい。
【０００８】そこで、本発明は、ロボットに過度の負荷
を与えることなく確実に非常停止させることができるロ
ボット制御装置を提供することを目的とする。
を与えることなく確実に非常停止させることができるロ
ボット制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは種々検討
を行い、その結果、大型化・高速化したロボットにおい
て、サーボ制御時のロボットへの負荷・衝撃を緩和し、
かつ非常停止に必要な制動力を確保するという相反する
課題を同時に達成しうる制御装置を知見するに至った。
を行い、その結果、大型化・高速化したロボットにおい
て、サーボ制御時のロボットへの負荷・衝撃を緩和し、
かつ非常停止に必要な制動力を確保するという相反する
課題を同時に達成しうる制御装置を知見するに至った。
【００１０】本願発明はかかる知見に基づくものであ
り、請求項１記載の発明は、ロボットを制御するロボッ
ト制御装置において、非常停止要請時にロボットをサー
ボ制御することにより制動するサーボ系非常停止制御手
段と、ロボットの動作を妨げる方向へ負荷を与える機械
系非常停止手段とを有し、サーボ系非常停止制御手段に
よりロボットを必要制動距離を確保しうる安全速度まで
落とした後にこのサーボ系非常停止制御手段を停止し、
その後は機械系非常停止手段により負荷を作用させてロ
ボットを必要制動距離内で非常停止させるようにしてい
る。
り、請求項１記載の発明は、ロボットを制御するロボッ
ト制御装置において、非常停止要請時にロボットをサー
ボ制御することにより制動するサーボ系非常停止制御手
段と、ロボットの動作を妨げる方向へ負荷を与える機械
系非常停止手段とを有し、サーボ系非常停止制御手段に
よりロボットを必要制動距離を確保しうる安全速度まで
落とした後にこのサーボ系非常停止制御手段を停止し、
その後は機械系非常停止手段により負荷を作用させてロ
ボットを必要制動距離内で非常停止させるようにしてい
る。
【００１１】このロボット制御装置では、非常停止要請
時、図１（Ｃ）に示すように非常停止信号と同時にサー
ボモータのサーボ電源（一次電源）を切り、その後は残
留電荷を利用してロボットをサーボ制御し制動をかける
（図１（Ｄ））。この間、ロボットは一定の制動負荷を
受けて減速する（図１（Ａ））。
時、図１（Ｃ）に示すように非常停止信号と同時にサー
ボモータのサーボ電源（一次電源）を切り、その後は残
留電荷を利用してロボットをサーボ制御し制動をかける
（図１（Ｄ））。この間、ロボットは一定の制動負荷を
受けて減速する（図１（Ａ））。
【００１２】ただし、ロボットの速度が安全速度Ｖｓに
達した時点で以上のサーボ制御を終了させ（図１
（Ａ））、速度指令を解除してロボットに対する積極的
な制動処理を止め（図１（Ｂ））、代わりに機械系非常
停止手段によるメカブレーキを作用させる（図１
（Ｅ））。ここで、安全速度Ｖｓとは、その時点でサー
ボ制御を終了してもその後の機械系非常停止手段による
負荷作用のみをもって必要制動距離内でロボットを停止
させうる範囲内の速度をいう。また、機械系非常停止手
段とは、機械抵抗、コイルとソレノイドからなる電磁ブ
レーキ、ロボットを駆動するサーボモータの回生電流に
よるブレーキのいずれかまたはこれらの組み合わせであ
り、部品間の摩擦抵抗、潤滑剤等の粘性抵抗等も含みう
る。
達した時点で以上のサーボ制御を終了させ（図１
（Ａ））、速度指令を解除してロボットに対する積極的
な制動処理を止め（図１（Ｂ））、代わりに機械系非常
停止手段によるメカブレーキを作用させる（図１
（Ｅ））。ここで、安全速度Ｖｓとは、その時点でサー
ボ制御を終了してもその後の機械系非常停止手段による
負荷作用のみをもって必要制動距離内でロボットを停止
させうる範囲内の速度をいう。また、機械系非常停止手
段とは、機械抵抗、コイルとソレノイドからなる電磁ブ
レーキ、ロボットを駆動するサーボモータの回生電流に
よるブレーキのいずれかまたはこれらの組み合わせであ
り、部品間の摩擦抵抗、潤滑剤等の粘性抵抗等も含みう
る。
【００１３】サーボ制御終了以降、ロボットは、制動主
体がサーボ系非常停止制御手段から機械系非常停止手段
に代わった分だけ減速が緩やかになり、その後はメカニ
カルなブレーキ作用のみを受けて一定割合で減速する
（図１（Ａ））。この結果、本来の速度指令終了時点
（図１（Ｂ））でロボットは未だ停止せず、それから停
止するまでに更にＴｓの時間を要するが（図１（Ａ）、
（Ｂ））、緊急停止事態発止から完全停止するまでに要
する制動距離は必要制動距離内に収まる。しかも、ロボ
ット制御装置による減速カーブは図１（Ａ）のように滑
らかであり、かつロボット停止時の速度は従来よりも緩
やかであることから、ロボットはスムーズに減速しかつ
停止する。停止後、ロボットはメカブレーキの作用によ
り停止位置に保持される（図１（Ｅ））。
体がサーボ系非常停止制御手段から機械系非常停止手段
に代わった分だけ減速が緩やかになり、その後はメカニ
カルなブレーキ作用のみを受けて一定割合で減速する
（図１（Ａ））。この結果、本来の速度指令終了時点
（図１（Ｂ））でロボットは未だ停止せず、それから停
止するまでに更にＴｓの時間を要するが（図１（Ａ）、
（Ｂ））、緊急停止事態発止から完全停止するまでに要
する制動距離は必要制動距離内に収まる。しかも、ロボ
ット制御装置による減速カーブは図１（Ａ）のように滑
らかであり、かつロボット停止時の速度は従来よりも緩
やかであることから、ロボットはスムーズに減速しかつ
停止する。停止後、ロボットはメカブレーキの作用によ
り停止位置に保持される（図１（Ｅ））。
【００１４】以上のように、本願発明のロボット制御装
置による場合、非常停止信号が発生した時点からサーボ
制御による制動が開始されるが安全速度Ｖｓに落ちた時
点でサーボ制御は終わり、ロボットが完全停止するまで
は行われないことから、サーボ制御を行う時間が短くな
る。このため、ロボットに対して過度の負荷や衝撃を与
えることがなく、サーボ制御時間も短いためロボット動
作における安全性が確保される。
置による場合、非常停止信号が発生した時点からサーボ
制御による制動が開始されるが安全速度Ｖｓに落ちた時
点でサーボ制御は終わり、ロボットが完全停止するまで
は行われないことから、サーボ制御を行う時間が短くな
る。このため、ロボットに対して過度の負荷や衝撃を与
えることがなく、サーボ制御時間も短いためロボット動
作における安全性が確保される。
【００１５】また、ロボット制御装置による制御は、一
次電源遮断時においても同じように行うことが可能であ
る。
次電源遮断時においても同じように行うことが可能であ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に示す一例に基づいて詳細に説明する。
に示す一例に基づいて詳細に説明する。
【００１７】図２〜図６に本発明のロボット制御装置の
適用が可能なアーム型ロボット１を示す。このアーム型
ロボット１は、関節部２，３，４により回転可能に連結
されたアーム５，６を複数連結すると共に、回転駆動源
であるモータ７による回転力をアーム５，６に伝達して
所望の動作をさせるものである。本実施形態では、この
アーム型ロボット１を例えば半導体のウェハ等の大型の
ワーク８をカセットや膜付装置等のプロセス装置の間で
移動させる多関節ロボットとしている。
適用が可能なアーム型ロボット１を示す。このアーム型
ロボット１は、関節部２，３，４により回転可能に連結
されたアーム５，６を複数連結すると共に、回転駆動源
であるモータ７による回転力をアーム５，６に伝達して
所望の動作をさせるものである。本実施形態では、この
アーム型ロボット１を例えば半導体のウェハ等の大型の
ワーク８をカセットや膜付装置等のプロセス装置の間で
移動させる多関節ロボットとしている。
【００１８】このアーム型ロボット１は、図２及び図３
に示すように互いに回転可能に連結された基台９と第１
アーム５と第２アーム６とハンド１０とを有している。
そして、このアーム型ロボット１は、ワーク８を載置す
るハンド１０を常時一定方向に向けながら直線上を移動
させるものとしている。
に示すように互いに回転可能に連結された基台９と第１
アーム５と第２アーム６とハンド１０とを有している。
そして、このアーム型ロボット１は、ワーク８を載置す
るハンド１０を常時一定方向に向けながら直線上を移動
させるものとしている。
【００１９】第１アーム５と第２アーム６は同じ長さで
あり、それぞれの両端部にタイミングプーリ１１，１
２，１３，１４が設けられている。第１アーム５の基台
側プーリ１１とハンド側プーリ１２との径（歯数）の比
は２：１としている。また、第２アーム６の基台側プー
リ１３とハンド側プーリ１４との径（歯数）の比は１：
２としている。
あり、それぞれの両端部にタイミングプーリ１１，１
２，１３，１４が設けられている。第１アーム５の基台
側プーリ１１とハンド側プーリ１２との径（歯数）の比
は２：１としている。また、第２アーム６の基台側プー
リ１３とハンド側プーリ１４との径（歯数）の比は１：
２としている。
【００２０】図２及び図４に示すように、第１アーム５
の２つのタイミングプーリ１１，１２間には、これらを
回転連結するために２つのタイミングプーリ１１，１２
に形成した共通の歯部（図示せず）に噛み合わせて軸方
向に並列して掛けられる２つのタイミングベルト１５，
１６が張力を掛けて設けられている。このため、各タイ
ミングベルト１５，１６のベルト幅を狭くできるので、
タイミングプーリ１１，１２が図４に示すように中心軸
１１ａ，１２ａを平行よりも例えば上側を広げるように
傾斜した場合でも、タイミングベルト１５，１６の幅方
向の張力分布を図７に示すように均一化することができ
る。
の２つのタイミングプーリ１１，１２間には、これらを
回転連結するために２つのタイミングプーリ１１，１２
に形成した共通の歯部（図示せず）に噛み合わせて軸方
向に並列して掛けられる２つのタイミングベルト１５，
１６が張力を掛けて設けられている。このため、各タイ
ミングベルト１５，１６のベルト幅を狭くできるので、
タイミングプーリ１１，１２が図４に示すように中心軸
１１ａ，１２ａを平行よりも例えば上側を広げるように
傾斜した場合でも、タイミングベルト１５，１６の幅方
向の張力分布を図７に示すように均一化することができ
る。
【００２１】また、２つのタイミングベルト１５，１６
は１本のタイミングベルトを軸方向に分割したものであ
るようにしている。このため、２つのタイミングベルト
１５，１６を同一のベルト長さにできると共に形状及び
大きさとピッチが同一である歯部を備えるようにするこ
とができる。さらに、これら２つのタイミングベルト１
５，１６は、分割前に同一であった歯をずらしてタイミ
ングプーリ１１，１２に掛け渡すようにしている。これ
により、２つのタイミングベルト１５，１６は歯部のピ
ッチをずらして２つのタイミングプーリ１１，１２に掛
け渡されたものとすることができる。
は１本のタイミングベルトを軸方向に分割したものであ
るようにしている。このため、２つのタイミングベルト
１５，１６を同一のベルト長さにできると共に形状及び
大きさとピッチが同一である歯部を備えるようにするこ
とができる。さらに、これら２つのタイミングベルト１
５，１６は、分割前に同一であった歯をずらしてタイミ
ングプーリ１１，１２に掛け渡すようにしている。これ
により、２つのタイミングベルト１５，１６は歯部のピ
ッチをずらして２つのタイミングプーリ１１，１２に掛
け渡されたものとすることができる。
【００２２】さらに、図５に示すように、基台９と第１
アーム５との関節部２では第１アーム５の基台側プーリ
１１が連結筒１７により基台９に固定されている。ま
た、この連結筒１７の内部には第１アーム５に固着され
た駆動軸１８が回転可能に設けられている。そして、基
台９に対して第１アーム５が回転可能に支持されてい
る。駆動軸１８は基台９に内蔵されるモータ７にタイミ
ングプーリ１９，２０及びタイミングベルト２１により
連結されている。このため、モータ７の駆動により駆動
軸１８が回転して、基台９に対して第１アーム５が回転
する。
アーム５との関節部２では第１アーム５の基台側プーリ
１１が連結筒１７により基台９に固定されている。ま
た、この連結筒１７の内部には第１アーム５に固着され
た駆動軸１８が回転可能に設けられている。そして、基
台９に対して第１アーム５が回転可能に支持されてい
る。駆動軸１８は基台９に内蔵されるモータ７にタイミ
ングプーリ１９，２０及びタイミングベルト２１により
連結されている。このため、モータ７の駆動により駆動
軸１８が回転して、基台９に対して第１アーム５が回転
する。
【００２３】また、図６に示すように、第１アーム５と
第２アーム６との関節部３では、第１アーム５のハンド
側プーリ１２が第２アーム６に連結筒２２により固定し
て連結されている。さらに、第１アーム５が第２アーム
６の基台側プーリ１３に連結軸２３により固定して連結
されている。そして、連結筒２２の内部に連結軸２３が
回転可能に収容されている。このため、第１アーム５の
ハンド側プーリ１２が回転すると第１アーム５に対して
第２アーム６が回転する。
第２アーム６との関節部３では、第１アーム５のハンド
側プーリ１２が第２アーム６に連結筒２２により固定し
て連結されている。さらに、第１アーム５が第２アーム
６の基台側プーリ１３に連結軸２３により固定して連結
されている。そして、連結筒２２の内部に連結軸２３が
回転可能に収容されている。このため、第１アーム５の
ハンド側プーリ１２が回転すると第１アーム５に対して
第２アーム６が回転する。
【００２４】ここで、第１アーム５の基台側プーリ１１
とハンド側プーリ１２との径（歯数）の比は２：１であ
ると共に第２アーム６の基台側プーリ１３とハンド側プ
ーリ１４との径（歯数）の比は１：２であるので、第１
アーム５の基台側プーリ１１とハンド側プーリ１２（即
ち、第２アーム６の基台側プーリ１３）と第２アーム６
のハンド側プーリ１４との回転角度比は１：２：１とな
る。
とハンド側プーリ１２との径（歯数）の比は２：１であ
ると共に第２アーム６の基台側プーリ１３とハンド側プ
ーリ１４との径（歯数）の比は１：２であるので、第１
アーム５の基台側プーリ１１とハンド側プーリ１２（即
ち、第２アーム６の基台側プーリ１３）と第２アーム６
のハンド側プーリ１４との回転角度比は１：２：１とな
る。
【００２５】また、図２に示すように第２アーム６の基
台側プーリ１３とハンド側プーリ１４とにはタイミング
ベルト２４が掛け渡されている。さらに、第２アーム６
のハンド側プーリ１４にはハンド１０が取り付けられて
いる。ハンド１０の構造は特に限られず、例えば平行な
２本の平行な支持フレーム１０ａを備えてワーク８を支
持可能なものとすることができる。
台側プーリ１３とハンド側プーリ１４とにはタイミング
ベルト２４が掛け渡されている。さらに、第２アーム６
のハンド側プーリ１４にはハンド１０が取り付けられて
いる。ハンド１０の構造は特に限られず、例えば平行な
２本の平行な支持フレーム１０ａを備えてワーク８を支
持可能なものとすることができる。
【００２６】このアーム型ロボット１は、基台９がロボ
ット本体２５に昇降及び回転可能に設置されることによ
り支持されている。これにより、アーム５，６の屈伸に
よりハンド１０を直線運動させる高さや方向を変更する
ことができる。
ット本体２５に昇降及び回転可能に設置されることによ
り支持されている。これにより、アーム５，６の屈伸に
よりハンド１０を直線運動させる高さや方向を変更する
ことができる。
【００２７】また、本実施形態のアーム型ロボット１
は、非常停止要請時にアーム等をサーボ制御することに
より制動するサーボ系非常停止制御手段と、アーム型ロ
ボット１の動作を妨げる方向へ負荷を与える機械系非常
停止手段とからなるロボット制御装置を備えている。ま
た、サーボ系非常停止制御手段をサーボ制御する制御装
置と、機械系非常停止手段の全部または一部を駆動制御
する別の制御装置とが併せて設けられている。本実施形
態の場合、モータ７がサーボ系非常停止制御手段として
機能するが、例えばこのモータ７とは別のサーボモータ
をアーム駆動系に単独配置し、サーボ系非常停止制御手
段として機能させることもできる。
は、非常停止要請時にアーム等をサーボ制御することに
より制動するサーボ系非常停止制御手段と、アーム型ロ
ボット１の動作を妨げる方向へ負荷を与える機械系非常
停止手段とからなるロボット制御装置を備えている。ま
た、サーボ系非常停止制御手段をサーボ制御する制御装
置と、機械系非常停止手段の全部または一部を駆動制御
する別の制御装置とが併せて設けられている。本実施形
態の場合、モータ７がサーボ系非常停止制御手段として
機能するが、例えばこのモータ７とは別のサーボモータ
をアーム駆動系に単独配置し、サーボ系非常停止制御手
段として機能させることもできる。
【００２８】機械系非常停止手段は、特に詳しく図示し
ていないが、アーム駆動系における機械抵抗、コイルと
ソレノイドからなる電磁ブレーキ、アーム型ロボット１
を駆動するサーボモータ（モータ７）の回生電流による
ブレーキのいずれかまたはこれらの組み合わせである。
また、部品間の摩擦抵抗、潤滑剤等の粘性抵抗等をこの
機械系非常停止手段に含めるようにしてもよい。
ていないが、アーム駆動系における機械抵抗、コイルと
ソレノイドからなる電磁ブレーキ、アーム型ロボット１
を駆動するサーボモータ（モータ７）の回生電流による
ブレーキのいずれかまたはこれらの組み合わせである。
また、部品間の摩擦抵抗、潤滑剤等の粘性抵抗等をこの
機械系非常停止手段に含めるようにしてもよい。
【００２９】以上のように、本実施形態におけるロボッ
ト制御装置はサーボモータや電磁ブレーキなどの公知の
部品とこれら部品の動作を制御する制御装置とで構成す
ることが可能だが、少なくとも、非常停止要請時におい
ては、サーボ制御時にアーム型ロボット１へ与えうる負
荷・衝撃を緩和しつつ必要制動距離内で非常停止させる
制御が可能となるように構成されている。
ト制御装置はサーボモータや電磁ブレーキなどの公知の
部品とこれら部品の動作を制御する制御装置とで構成す
ることが可能だが、少なくとも、非常停止要請時におい
ては、サーボ制御時にアーム型ロボット１へ与えうる負
荷・衝撃を緩和しつつ必要制動距離内で非常停止させる
制御が可能となるように構成されている。
【００３０】上述したアーム型ロボット１の動作を以下
に説明する。アーム５，６を屈伸させてハンド１０を基
台９に対して移動させる際は、モータ７を駆動すること
により第１アーム５を基台９に対して回転させる。そし
て、基台９及び基台側プーリ１１に対して第１アーム５
が回転するので、第１アーム５に対してハンド側プーリ
１２が回転する。このハンド側プーリ１２の第１アーム
５に対する回転により、第１アーム５に対して第２アー
ム６が回転すると共に第２アーム６に対して基台側プー
リ１３が回転する。第２アーム６に対して基台側プーリ
１３が回転することにより、第２アーム６に対してハン
ド側プーリ１４が回転してハンド１０が回転する。
に説明する。アーム５，６を屈伸させてハンド１０を基
台９に対して移動させる際は、モータ７を駆動すること
により第１アーム５を基台９に対して回転させる。そし
て、基台９及び基台側プーリ１１に対して第１アーム５
が回転するので、第１アーム５に対してハンド側プーリ
１２が回転する。このハンド側プーリ１２の第１アーム
５に対する回転により、第１アーム５に対して第２アー
ム６が回転すると共に第２アーム６に対して基台側プー
リ１３が回転する。第２アーム６に対して基台側プーリ
１３が回転することにより、第２アーム６に対してハン
ド側プーリ１４が回転してハンド１０が回転する。
【００３１】そして、第１アーム５及び第２アーム６が
同じ長さであると共に第１アーム５の基台側プーリ１１
とハンド側プーリ１２（即ち、第２アーム６の基台側プ
ーリ１３）と第２アーム６のハンド側プーリ１４との回
転角度比は１：２：１であるので、第１アーム５を回転
させることにより、第１アーム５と第２アーム６との角
度が変化して、第１アーム５の基台側プーリ１１の中心
と第２アーム６のハンド側プーリ１４の中心とを結んだ
直線上をハンド１０が向きを一定にしながら移動する。
同じ長さであると共に第１アーム５の基台側プーリ１１
とハンド側プーリ１２（即ち、第２アーム６の基台側プ
ーリ１３）と第２アーム６のハンド側プーリ１４との回
転角度比は１：２：１であるので、第１アーム５を回転
させることにより、第１アーム５と第２アーム６との角
度が変化して、第１アーム５の基台側プーリ１１の中心
と第２アーム６のハンド側プーリ１４の中心とを結んだ
直線上をハンド１０が向きを一定にしながら移動する。
【００３２】ここで、本実施形態ではワーク８として大
型のウェハを使用しているので、アーム型ロボット１の
アーム５，６やハンド１０を長大化したものとしてい
る。このため、第１アーム５の先端に下方への大きなト
ルクが加わって図４に示すように第１アーム５の各タイ
ミングプーリ１１，１２の各中心軸１１ａ，１２ａが平
行よりも上側を広げて傾くことがある。しかも、アーム
５，６やハンド１０の長大化により各関節部２，３，４
のベアリング等の抵抗やアーム５，６等の慣性力が大き
く成っているので、アーム５，６を駆動するための動力
が大きく成っている。
型のウェハを使用しているので、アーム型ロボット１の
アーム５，６やハンド１０を長大化したものとしてい
る。このため、第１アーム５の先端に下方への大きなト
ルクが加わって図４に示すように第１アーム５の各タイ
ミングプーリ１１，１２の各中心軸１１ａ，１２ａが平
行よりも上側を広げて傾くことがある。しかも、アーム
５，６やハンド１０の長大化により各関節部２，３，４
のベアリング等の抵抗やアーム５，６等の慣性力が大き
く成っているので、アーム５，６を駆動するための動力
が大きく成っている。
【００３３】これに対し、このアーム型ロボット１では
２つのタイミングベルト１５，１６を各タイミングプー
リ１１，１２に軸方向に並列して掛けているので、１本
のタイミングベルトを使用する従来のアーム型ロボット
に比べて各タイミングベルト１５，１６のベルト幅を狭
くすることができ、タイミングプーリ１１，１２が傾斜
したときのベルトの幅方向の張力分布を図７に示すよう
に均一化することができる。
２つのタイミングベルト１５，１６を各タイミングプー
リ１１，１２に軸方向に並列して掛けているので、１本
のタイミングベルトを使用する従来のアーム型ロボット
に比べて各タイミングベルト１５，１６のベルト幅を狭
くすることができ、タイミングプーリ１１，１２が傾斜
したときのベルトの幅方向の張力分布を図７に示すよう
に均一化することができる。
【００３４】また、２つのタイミングベルト１５，１６
は同一のベルト長さで形状及び大きさとピッチが同一で
ある歯部を備えると共にピッチをずらしているので、各
タイミングベルト１５，１６の歯部のピッチの誤差を相
殺して各タイミングプーリ１１，１２でのバックラッシ
ュを吸収することができる。
は同一のベルト長さで形状及び大きさとピッチが同一で
ある歯部を備えると共にピッチをずらしているので、各
タイミングベルト１５，１６の歯部のピッチの誤差を相
殺して各タイミングプーリ１１，１２でのバックラッシ
ュを吸収することができる。
【００３５】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば本実施形態では半導体のウェハ等の大型の
ワーク８を移動させる多関節ロボットを説明し、このロ
ボットにロボット制御装置を適用した形態を示したが、
本願発明に係るロボット制御装置は、大きな重量物を高
速で移動させているロボットであってサーボ制御されて
いるものにはいずれのロボットにも適用することが可能
である。
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば本実施形態では半導体のウェハ等の大型の
ワーク８を移動させる多関節ロボットを説明し、このロ
ボットにロボット制御装置を適用した形態を示したが、
本願発明に係るロボット制御装置は、大きな重量物を高
速で移動させているロボットであってサーボ制御されて
いるものにはいずれのロボットにも適用することが可能
である。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載のロボット制御装置によると、大型化・高速化し
たロボットを非常停止させるための制動力は確保しつ
つ、サーボ制御による制動時間を極力短くすることによ
りロボットへの負荷・衝撃を緩和して、相反する問題を
同時に達成することができる。しかも、少なくともロボ
ット速度が安全速度Ｖｓに落ちるまではサーボ制御する
ことにより必要制動距離が確保されているので、非常停
止要請時におけるロボットの安全性を確保できる。
１記載のロボット制御装置によると、大型化・高速化し
たロボットを非常停止させるための制動力は確保しつ
つ、サーボ制御による制動時間を極力短くすることによ
りロボットへの負荷・衝撃を緩和して、相反する問題を
同時に達成することができる。しかも、少なくともロボ
ット速度が安全速度Ｖｓに落ちるまではサーボ制御する
ことにより必要制動距離が確保されているので、非常停
止要請時におけるロボットの安全性を確保できる。
【００３７】また、ロボット制御装置による減速カーブ
は滑らかとなり、かつロボット停止時の速度は従来より
も緩やかであることから、ロボットはスムーズに減速し
かつ停止するようになる。
は滑らかとなり、かつロボット停止時の速度は従来より
も緩やかであることから、ロボットはスムーズに減速し
かつ停止するようになる。
【００３８】また、適切なトルクのブレーキを全軸に取
り付けた場合のような不利点、例えば停止後挟み込みで
フリーにならず危険が生じることから改造を要するなど
の不利な点がなく、ハードの改造が不要であるためロー
コストの従来機にも簡単に適用可能である。
り付けた場合のような不利点、例えば停止後挟み込みで
フリーにならず危険が生じることから改造を要するなど
の不利な点がなく、ハードの改造が不要であるためロー
コストの従来機にも簡単に適用可能である。
【００３９】さらに請求項２記載のロボット制御装置に
よると、機械抵抗、コイルとソレノイドからなる電磁ブ
レーキ、ロボットを駆動するサーボモータの回生電流に
よるブレーキのいずれかまたはこれらを組み合わせたも
ので機械系非常停止手段を構成できるため簡便である。
よると、機械抵抗、コイルとソレノイドからなる電磁ブ
レーキ、ロボットを駆動するサーボモータの回生電流に
よるブレーキのいずれかまたはこれらを組み合わせたも
ので機械系非常停止手段を構成できるため簡便である。
【図１】本発明のロボット制御装置の一実施形態を示す
図で、（Ａ）実際の速度、（Ｂ）速度指令、（Ｃ）サー
ボ電源、（Ｄ）サーボ制御範囲、（Ｅ）メカブレーキ
（機械系非常停止手段）の各動作のタイミングを示す。
図で、（Ａ）実際の速度、（Ｂ）速度指令、（Ｃ）サー
ボ電源、（Ｄ）サーボ制御範囲、（Ｅ）メカブレーキ
（機械系非常停止手段）の各動作のタイミングを示す。
【図２】本発明の適用が可能なアーム型ロボットの一実
施形態を示す中央縦断面図である。
施形態を示す中央縦断面図である。
【図３】アーム型ロボットを示す斜視図である。
【図４】第１アームのタイミングプーリとタイミングベ
ルトとを示す側面図である。
ルトとを示す側面図である。
【図５】アーム型ロボットの基台と第１アームの関節部
の詳細を示す中央縦断面図である。
の詳細を示す中央縦断面図である。
【図６】アーム型ロボットの第１アームと第２アームの
関節部の詳細を示す中央縦断面図である。
関節部の詳細を示す中央縦断面図である。
【図７】第１アームのタイミングベルトにおけるベルト
幅と張力との関係を示す図である。
幅と張力との関係を示す図である。
【図８】従来のロボット制御装置による制御動作の一例
を示す図で、（Ａ）実際の速度、（Ｂ）速度指令、
（Ｃ）サーボ電源、（Ｄ）サーボ制御範囲、（Ｅ）メカ
ブレーキ（機械系非常停止手段）のタイミングを示す。
を示す図で、（Ａ）実際の速度、（Ｂ）速度指令、
（Ｃ）サーボ電源、（Ｄ）サーボ制御範囲、（Ｅ）メカ
ブレーキ（機械系非常停止手段）のタイミングを示す。
１ アーム型ロボット（ロボット）
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3C007 AS24 BS15 HS27 LU03 MS12
MS14
3J058 BA07 BA09 BA13 CC06 CC12
CC19 FA34
Claims (2)
- 【請求項１】 ロボットを制御するロボット制御装置に
おいて、非常停止要請時に上記ロボットをサーボ制御す
ることにより制動するサーボ系非常停止制御手段と、上
記ロボットの動作を妨げる方向へ負荷を与える機械系非
常停止手段とを有し、上記サーボ系非常停止制御手段に
より上記ロボットを必要制動距離を確保しうる安全速度
まで落とした後にこのサーボ系非常停止制御手段を停止
し、その後は上記機械系非常停止手段により負荷を作用
させて上記ロボットを必要制動距離内で非常停止させる
ことを特徴とするロボット制御装置。 - 【請求項２】 上記機械系非常停止手段は、機械抵抗、
コイルとソレノイドからなる電磁ブレーキ、上記ロボッ
トを駆動するサーボモータの回生電流によるブレーキの
いずれかまたはこれらを組み合わせたものであることを
特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215321A JP2003025271A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | ロボット制御装置 |
| KR10-2002-0041095A KR100499717B1 (ko) | 2001-07-16 | 2002-07-15 | 로봇제어방법 |
| TW091115675A TW559586B (en) | 2001-07-16 | 2002-07-15 | Robot control device |
| CNB021268649A CN100389938C (zh) | 2001-07-16 | 2002-07-16 | 机械手控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215321A JP2003025271A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | ロボット制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003025271A true JP2003025271A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19049984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001215321A Pending JP2003025271A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | ロボット制御装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003025271A (ja) |
| KR (1) | KR100499717B1 (ja) |
| CN (1) | CN100389938C (ja) |
| TW (1) | TW559586B (ja) |
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| DE102016110370A1 (de) | 2015-06-12 | 2016-12-22 | Fanuc Corporation | Servomotor-stoppsteuerung zum steuern und stoppen eines servomotors während eines notstopps |
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| KR101457642B1 (ko) * | 2010-11-01 | 2014-11-06 | 현대중공업 주식회사 | 산업용 로봇의 비상 정지방법 |
| KR101868849B1 (ko) * | 2011-11-21 | 2018-06-20 | 엘지디스플레이 주식회사 | 기판 이송장치 및 그 제어방법 |
| KR101362230B1 (ko) * | 2012-03-27 | 2014-02-13 | 현대로템 주식회사 | 지뢰 탐지 로봇 |
| DE102015001203A1 (de) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Kuka Roboter Gmbh | Verfahren und System zum Betreiben und/oder Überwachen einer mehrachsigen Maschine |
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| JPS62172581U (ja) * | 1986-04-22 | 1987-11-02 | ||
| JPS6416396A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-19 | Fujitsu Ltd | Method of controlling acceleration at time of emergency stoppage |
| JPS6487174A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-31 | Fanuc Ltd | Controller for industrial robot |
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- 2001-07-16 JP JP2001215321A patent/JP2003025271A/ja active Pending
-
2002
- 2002-07-15 TW TW091115675A patent/TW559586B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-07-15 KR KR10-2002-0041095A patent/KR100499717B1/ko active IP Right Grant
- 2002-07-16 CN CNB021268649A patent/CN100389938C/zh not_active Expired - Fee Related
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