JP2004306159A - 産業用ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキへの開放電圧を直列接続された複数の接点で印加し、かつ少なくとも１つの接点はモータの駆動電源の制御を行うリレーの常開接点とすることで接点の溶着が発生しても確実にブレーキへの開放電圧印加を遮断できる安全性の高い産業用ロボットの制御装置を提供するとともに、操作者の手動操作でブレーキの開放を行なうための電源を備える必要が無い産業用ロボットの制御装置を提供する。
【解決手段】モータ軸をロックする電磁式ブレーキ２３を有する産業用ロボット１１の制御装置において、電磁式ブレーキ２３の開放時に閉路となる第１のリレー接点２４と、前記モータの駆動電源供給時に閉路となる第２のリレー接点２２とを備え、電磁式ブレーキ２３の駆動用電源２７に前記第１のリレー接点２４と前記第２のリレー接点２２と前記電磁式ブレーキ２３とを直列接続するものである。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ軸をロックする電磁式ブレーキを備えた産業用ロボットの制御装置、特にモータの駆動電源が遮断された状態で電磁ブレーキを開放する産業用ロボットの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動サーボモータで駆動される多関節型産業用ロボットのモータは、ロボットが所定の位置および姿勢を取るように、制御装置からの指令にしたがって、所定の速度で回転、あるいは所定の位置で停止するように制御される。前記制御装置の指令によって意図的にロボットをモータの駆動電源の遮断を伴って停止する時、あるいは何らかの異常によってロボットが意図せずにモータの駆動電源の遮断を伴って停止すると、前記モータの駆動用電源は遮断されるから、前記モータは所定の位置を保つことができなくなる。そこで、産業用ロボットのモータ軸には電磁ブレーキが備えられている。前記電磁ブレーキは励磁されるとモータ軸の拘束を解除し、消磁されるとモータ軸をロックする。このようにして、モータ駆動用電源が遮断されると前記電磁ブレーキは、モータ軸をロックする（例えば、特許文献１）。
特許文献１で開示されているブレーキ装置では、ブレーキ解放用スイッチ接点を閉じて、交流電源よりダイオードで半波整流した電源をモータ軸をロックする電磁ブレーキのコイルへ供給することでモータ軸のロックを解除している。すなわち、１つの接点の開閉でブレーキを操作している。
また、ロボットの作業中に異常が発生してロボットが停止した場合は、停止した姿勢のままでは修理調整ができない、あるいは他の生産設備の稼動に支障が生じるなどの問題が生じる。そのために、特定のモータ軸のロックを解除してロボットの姿勢を変更する必要が生じることがあるが、このためのブレーキ開放スイッチを備えたロボット制御装置（例えば、特許文献２）がある。
特許文献２には、ロボット制御装置内にオペレータによる操作でブレーキの解除を行うための解除電源を備え、この解除電源と主電源とを主スイッチと補助スイッチで選択的にブレーキに接続することが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２９６４９２号公報
【特許文献２】
特開平８−１２６９９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の産業用ロボットのブレーキ回路は、ブレーキ回路の開閉接点がただ１個だけなので、この接点が溶着するとブレーキが開放されたままになり、ロボットの姿勢の保持ができなくなり、ロボットが周辺機器等に衝突あるいは干渉するという大きな事故に招く問題があった。
また、特許文献２記載のブレーキ装置では、ロボット制御装置内にブレーキ解除用の電源を備えなければならず、ロボット制御装置の小型化が難しくなり、また、コストアップとなる問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ブレーキへの開放電圧を直列接続された複数の接点で印加し、接点の溶着が発生しても確実にブレーキへの開放電圧印加を遮断できる安全性の高い産業用ロボットの制御装置を提供するとともに、操作者の手動操作でブレーキの開放を行なうための電源を備える必要が無い産業用ロボットの制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、モータ軸をロックする電磁式ブレーキを有する産業用ロボットの制御装置において、前記電磁式ブレーキの開放時に閉路となる第１のリレー接点と、前記モータの駆動電源供給時に閉路となる第２のリレー接点とを備え、前記電磁式ブレーキの駆動用電源に前記第１のリレー接点と前記第２のリレー接点と前記電磁式ブレーキとを直列接続するものである。また、前記第２のリレーを閉路する信号が出力されている間に、前記第１のリレーを閉路する信号を出力するものである。また、前記電磁式ブレーキの開放信号を出力する制御部と、操作者の手動操作で前記電磁式ブレーキの開放信号を出力するマニュアルブレーキ開放入力手段と、前記制御部より出力する開放信号あるいは前記マニュアルブレーキ開放入力手段より出力する開放信号のいずれかを選択して前記第１のリレーをおよび前記第２のリレーを動作させる選択手段を備えるものである。また、前記選択手段は前記モータの駆動電源の投入時には制御部からの出力を選択し、前記モータの駆動電源の遮断時には前記マニュアルブレーキ開放入力手段よりの出力を選択するものである。また、前記マニュアルブレーキ開放入力手段を、手持ち操作器上に備えるものである。また、前記マニュアルブレーキ開放入力手段を外部信号とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例を示すロボットシステムの構成図である。図において、１１は制御対象のロボットであり、１２はロボット１１を制御するロボット制御装置である。ロボット制御装置１２にはロボット１１のモータ（図示せず）を駆動する駆動装置１３、前記モータのブレーキを制御するブレーキ制御部１４、外部より入力される非常停止信号やペンダント１５より入力される制御信号などによって駆動電源の投入条件を判別する駆動電源前段制御機器１６、ロボット１１の動作制御を行なう制御部１７、外部信号の入出力を行なう入出力部１８が備わっている。ブレーキ制御部１４にはブレーキ解除スイッチ１９が接続され、入出力部１８にも解除スイッチ２０が接続される。
作業者の操作によるブレーキの解除は、ペンダント１３の操作キーの操作による方法、ブレーキ解除スイッチ１９またはブレーキ解除スイッチ２０の操作による方法がある（詳しくは後述する）が、ブレーキ解除スイッチ１９または２０が不要の場合はこれらの接続は必要なく、また、必要とした際に接続することでもよい。
ペンダント１５は、ロボット１１の教示操作等を行う手持操作器であり、複数の操作キーと表示装置とイネーブル装置を備えている。前記操作キーの押下情報は制御部１７へ送られる。イネーブル装置は教示の際に作業者の安全を確保するためのデッドマンスイッチであり、教示モードにおいてはイネーブル装置を作業者が握るとイネーブル状態が選択され、モータの駆動電源を投入するとともに、駆動装置１３からモータへの駆動信号が伝えられて、トルクを発生させ、ブレーキ制御部１４からブレーキ解除電源をブレーキに供給してブレーキを開放し、ペンダント１５の操作キーの操作でロボットを動作できるようになる。イネーブル装置を離すとイネーブル状態は解除され、モータへの駆動電源を遮断すると共にブレーキ解除電源を遮断することでブレーキを掛ける。
【０００７】
図２は本発明の実施例を示すロボットシステムのブレーキ装置の構成図である。
通常の教示動作あるいは再生動作の際のブレーキ解除は次のような手順で行われる。まず、制御部１７が駆動電源前段制御機器１６から信号によって、モータの駆動電源投入可能条件（非常停止が操作されていないなど）が成立している状態を確認し、駆動電源制御リレー２１を閉路する。駆動電源制御リレー２１が閉路すると、駆動電源リレー（電磁接触器）２２が励磁され、接点Ａを閉路して電源２８と駆動装置１３を接続するととも、接点Ｂも閉路する。その後、制御部１７よりの指令で駆動装置１３より各モータ（図示せず）へ駆動電流を流し、各モータにトルクが発生する。この時、連動スイッチ２５はＣ接点が選択されており、制御部１７からブレーキ解除信号が連動スイッチ２５を通ってブレーキ解除リレー２４に流れ、ブレーキ解除リレー２４がオンし、同接点を閉路する。ブレーキ解除リレー２４が閉路するとブレーキ電源装置から電流が流れてブレーキ２３を開放する。他のモータの駆動及びブレーキ開放についても同様の手順である。
【０００８】
ペンダント１５（図１参照）の操作キー入力によるブレーキ解除の方法は次の通りである。但し、安全確保のためブレーキ解除の際には作業者がイネーブル装置を握るなどの二重のホールドトゥラン機能（人手で操作したときだけ動作して、離すと動作が停止する機能）を持たせる必要がある。
まず、ペンダント１５上の所定のキーを操作して、ブレーキ解除マスターリレー２６を閉路する。具体的には、前記キーの操作により制御部１７から連動スイッチ２５のＡ接点を介してブレーキ解除マスターリレー２６に励磁電流が流れる（なお、この操作をする時はロボット１１が停止しているときだから、駆動電源リレー２２のＡ接点およびＢ接点は開路している）。次に所望の軸のブレーキを解除するキーを操作すると、制御部１７から連動スイッチ２５のＡ接点を介して前記所望の軸のブレーキ解除リレー２４に励磁電流が流れて、ブレーキ解除リレー２４が閉路する。すると、ブレーキ電源装置２７からブレーキ解除リレー２４、ブレーキ２３、ブレーキ解除マスターリレー２６を通ってブレーキ電源装置２７に戻る回路が閉路するから、ブレーキ２３にブレーキ開放電流が流れ、ブレーキ２３が開放される。
ブレーキ解除スイッチ２０によるブレーキ解除の手順は前述のペンダント１５によるブレーキ解除の方法と同一である。すなわち、ブレーキ解除スイッチ２０からブレーキ解除マスターリレー２６及びブレーキ解除リレー２３を閉路する操作をすると、制御部１７から各リレーを閉路（励磁）する電流が供給される。
【０００９】
次に、ブレーキ解除スイッチ１９の操作によるブレーキ解除の手順を説明する。ブレーキ解除スイッチ１９の操作によるブレーキ解除は、制御部１７が関与しないことが特徴であり、いわば、純手動式のブレーキ解除法である。
まず、連動スイッチ２５を操作して、Ｄ接点に接続する。つまり、ブレーキ解除リレー２４を制御部１７から切り離し、ブレーキ解除スイッチ１９に接続する。次に、ブレーキ解除スイッチ１９を操作してブレーキ解除マスターリレー２６を閉路する。最後に、ブレーキ解除スイッチ１９の所望の軸に対応するスイッチを操作して、前記所望の軸のブレーキ解除リレー２４を閉路して、前記所望の軸のブレーキ２３を開放する。
【００１０】
なお、実施例ではブレーキ解除スイッチ２０を機械式のスイッチとしたが、外部信号、例えば上位の制御装置からの指令によってブレーキ解除信号を入力するようにしてもよい。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブレーキを開閉するリレーは２個あるので、一方のリレーが溶着しても他方のリレーでブレーキ電源を遮断することが出来る。したがって、リレーの溶着によってブレーキが開放されたままになって、重力によってロボットアームが落下する危険が減少し安全性が向上するという効果を奏する。また、通常使用するブレーキ電源装置とマニュアル操作で使用するブレーキ電源を共通化しているので、ロボット制御装置内に専用の電源装置やバッテリを備える必要が無くなり、ロボット制御装置の小型化に資する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すロボットシステムの構成図である。
【図２】本発明の実施例を示すロボットシステムのブレーキ装置の構成図である。
【符号の説明】
１１：ロボット １２：ロボット制御装置 １３：駆動装置 １４：ブレーキ制御部 １５：ペンダント１６：駆動電源前段制御機器 １７：制御部 １８：入出力部 １９：ブレーキ解除スイッチ ２０：ブレーキ解除スイッチ ２１：駆動電源制御リレー ２２：駆動電源リレー ２３：ブレーキ ２４：ブレーキ解除リレー ２５：連動スイッチ ２６：ブレーキ解除マスターリレー ２７：ブレーキ電源装置 ２８：電源

Claims (6)

1. モータ軸をロックする電磁式ブレーキを有する産業用ロボットの制御装置において、
   前記電磁式ブレーキの開放時に閉路となる第１のリレー接点と、前記モータの駆動電源供給時に閉路となる第２のリレー接点とを備え
   前記電磁式ブレーキの駆動用電源に前記第１のリレー接点と前記第２のリレー接点と前記電磁式ブレーキとを直列接続したことを特徴とする産業用ロボットの制御装置。
2. 前記第２のリレー接点を閉路する信号が出力されている間に、前記第１のリレー接点を閉路する信号が出力される事を特徴とする請求項１記載の産業用ロボットの制御装置。
3. 前記電磁式ブレーキの開放信号を出力する制御部と、操作者の手動操作で前記電磁式ブレーキの開放信号を出力するマニュアルブレーキ開放入力手段と、前記制御部より出力する開放信号あるいは前記マニュアルブレーキ開放入力手段より出力する開放信号のいずれかを選択して前記第１のリレーをおよび前記第２のリレーを動作させる選択手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の産業用ロボットの制御装置。
4. 前記選択手段は前記モータの駆動電源の投入時には前記制御部からの出力を選択し、前記モータの駆動電源の遮断時には前記マニュアルブレーキ開放入力手段よりの出力を選択することを特徴とする請求項３記載の産業用ロボットの制御装置。
5. 前記マニュアルブレーキ開放入力手段を、手持ち操作器上に備えたことを特徴とする請求項３あるいは請求項４に記載の産業用ロボットの制御装置。
6. 前記マニュアルブレーキ開放入力手段が、外部信号であることを特徴とする請求項３あるいは請求項４に記載の産業用ロボットの制御装置。

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