JP2008236828A - サーボアンプおよびその通電復帰方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非常停止後の通電復帰を安全に処理できるサーボアンプを提供する。
【解決手段】上位装置４からのサーボ通電指令のオンによりサーボモータ５に通電し、サーボモータ５を停止すべき条件が満たされたとき非常停止信号をオンする非常停止判別部３からの前記非常停止信号のオンにより前記サーボモータ５への通電をオフして非常停止させ、その後前記非常停止信号のオフによりモータ５を通電状態に復帰させるサーボアンプ１において、
前記非常停止信号がオフのときに上位装置４からの前記サーボ通電指令がオンのままの場合は前記サーボモータの非通電状態を維持し、上位装置４からの前記サーボ通電指令が一旦オフした後に再度前記サーボ通電指令がオンしたことを確認して初めてサーボモータ５を通電状態に復帰させる通電復帰部２を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、非常停止から通電復帰までの１連の操作を安全に処理することのできるサーボアンプおよびその通電復帰方法に関するものである。

従来のサーボモータの回転を制御するサーボアンプは、例えば、特許文献１に開示の「ロボットの起動停止装置」では、図５のロボットの起動停止装置の各信号を示すタイムチャートのように、起動指令信号（ａ）と非常停止指令信号（ｂ）とは、教示操作盤の入力スイッチのオン／オフ状態で反転関係にあって、時刻ｔ３で、スイッチがオフ状態で非常停止指令信号（ｂ）がＨレベルとなると、機械的ブレーキへの指令（ｇ）によりクラッチディスクブレーキ等の機械的ブレーキを作動させて、時刻ｔ３でモータへの通電が遮断され機械ロック状態となり、サーボ制御部への通電も遮断されるので制御部も電源オフとなりサーボロックオフとなるが、但し、この間の機械ロックの動作遅れを保証するためサーボロック状態は直ちにオフされずにコンデンサ蓄電電圧によりサーボロックオン信号（ｆ）は一定時間Ｔ２間サーボロック状態が維持される。この間、Ｔ２タイマー（ｃ）を起動して計時する。
次にｔ４で、操作盤からの入力スイッチがオンで、起動指令信号（ａ）がオンになると、サーボ制御部への給電が開始され、タイマーＴ２の計時完了を確認して内部の起動指令信号（ｄ）処理を行い、ｔ５でサーボロックオン信号（ｆ）処理を行って、時刻ｔ６でモータの機械ブレーキはオフされる。
また、特許文献２の「可動体の位置制御装置」の場合は、図６のタイムチャートに示すように、ＮＣ装置で何らかの要因で非常停止スイッチが操作され入力端子Ｘ１に論理レベルＬの非常停止信号（ａ）が入力されると、入力信号（ａ）を反転したリセット信号（ｃ）をＹ２端子から出力して、ＦＢ制御用の位置偏差カウンタをリセットし、同時にタイマを起動して、このＮＣ機械の可動テーブルの位置偏差を示すカウンタの計数を強制的にゼロにして現在位置にロックさせる。タイマの計時ｔ後に、論理レベルＬ（ｂ）の信号を出力端子Ｙ１に出力してリレーを消勢し、制御部の電源をオフする。非常停止信号（ａ）がオフになれば、リレーが付勢され、セット信号（ｃ）が停止されて装置を再び稼動させることができる。
特開平７−１０４８１１号公報（図５） 特開平８−１４８１号公報（図２）

特許文献１の場合はハンディタイプの教示装置のタッチスイッチの誤操作によりオンオフが短周期で繰返されて、起動指令と非常停止指令が「短周期」で行われた場合には有効であるが、しかしながら、非常停止指令が与えられて所定時間以上経過してその指令がオフとなった後は、起動指令が与えられると当然のことながら起動することになるので、このような場合にモータが思わぬ動作をすることがあるという問題があった。
更に、特許文献２の場合は、非常停止信号を復帰させると偏差カウンタのリセット信号（ｃ）がオフされ、リレーも復帰してモータが通電状態となる。
従来のサーボアンプの復帰動作について図７のフローチャートを用いて説明する。従来のサーボアンプの復帰動作のフローが開始すると、ステップ７１で非常停止信号がオンかどうかを判断し、非常停止信号がオンでなければサーボモータを非通電状態にしないが、非常停止信号がオンならばステップ７２へ進んでサーボモータが非通電状態とされる。その後、ステップ７３で非常停止信号がオン継続ならばこの状態が続き、非常停止信号がオフになるとステップ７４へ進んでサーボ通電指令がオンかどうか判断し、サーボ通電指令がオンであればステップ７５へ進んでサーボモータが通電される。
このように、非常停止信号のみの復帰でモータが通電状態に復帰するので、非常停止信号のオフとともにサーボ通電指令がオンの場合にはモータが動作してしまうこととなりモータが思わぬ動作をするという問題があった。
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、非常停止信号がオフされても、直ちにモータが通電状態とはならず、上位装置にて必ずサーボ通電指令をオフしてからオンしないとモータを通電状態にしない安全なシステムを構築できる非常停止からの通電復帰装置および通電復帰方法を提供することを目的としている。

上記問題を解決するため、請求項１記載のサーボアンプの発明は、上位装置からのサーボ通電指令のオンによりサーボモータに通電し、前記サーボモータを停止すべき条件が満たされたとき非常停止信号をオンする非常停止判別部からの前記非常停止信号のオンにより前記サーボモータへの通電をやめて前記サーボモータを非常停止させ、その後前記非常停止信号のオフにより前記サーボモータを通電状態に復帰させるサーボアンプにおいて、
前記非常停止信号がオフのときに前記上位装置からの前記サーボ通電指令がオンのままの場合は前記サーボモータの非通電状態を維持し、前記上位装置からの前記サーボ通電指令が一旦オフした後に再度前記サーボ通電指令がオンしたことを確認して初めて前記サーボモータを通電状態に復帰させる通電復帰部を備えたことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のサーボアンプにおいて、前記非常停止判別部の非常停止信号が、ドアの開閉の場合、異常を検知したセンサでオンすることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のサーボアンプにおいて、前記非常停止判別部の非常停止信号が、レーザシャワーのレーザビームを遮ぎることによってオンすることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項１記載のサーボアンプにおいて、通信用ネットワークに接続される通信用インタフェースを備え、非常停止判別部からの非常停止信号により自己のサーボモータへの通電をやめて前記サーボモータを非常停止させると共に、前記通信用インタフェースおよび通信用ネットワークを介して、該通信用ネットワークに接続される他のサーボアンプへ前記非常停止信号を送信すること特徴としている。

請求項５記載のサーボアンプの通電復帰方法の発明は、上位装置からのサーボ通電指令のオンによりサーボモータに通電し、前記サーボモータを停止すべき条件が満たされたとき非常停止信号をオンする非常停止判別部からの前記非常停止信号のオンにより前記サーボモータへの通電をやめて前記サーボモータを非常停止させ、その後前記非常停止信号のオフにより前記サーボモータを通電状態に復帰させるサーボアンプの通電復帰方法において、前記非常停止信号がオフのときに前記上位装置からの前記サーボ通電指令がオンのままの場合は前記サーボモータの非通電状態を維持し、前記上位装置からの前記サーボ通電指令が一旦オフした後に再度前記サーボ通電指令がオンしたことを確認して初めて前記サーボモータを通電状態に復帰させるようにしたことを特徴としている。
請求項７記載の発明は、請求項５記載のサーボアンプの通電復帰方法において、前記非常停止判別部の非常停止信号が、レーザシャワーのレーザビームを遮ぎることによってオンすることを特徴としている。
請求項８記載の発明は、請求項５記載のサーボアンプの通電復帰方法において、通信用ネットワークに接続される通信用インタフェースを備え、非常停止判別部からの非常停止信号により自己のサーボモータへの通電をオフして非常停止させると共に、前記通信用インタフェースおよび通信用ネットワークを介して、該通信用ネットワークに接続される他のサーボアンプへ前記非常停止信号を送信すること特徴としている。

本発明によると、非常停止信号がオフされても直ちにモータが通電状態とはならず、上位装置にて必ず、サーボ通電指令をいったんオフにしてから後にオンしないとモータを通電状態にしないので、安全なシステムを構築できるという効果がある。

以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る通電復帰部を備えたサーボアンプを使用したサーボシステムのブロック図、図２は、図１に示す通電復帰部の各信号のタイムチャートである。
図１において、１０はサーボアンプ１やサーボモータ５等で構成されるサーボシステム、１はサーボアンプでサーボモータ５のエンコーダ等からのＦＢパルスを基に、位置、速度、電流制御を行ってモータ５を回転駆動する。
２は本発明によってサーボアンプ１内に設けられた通電復帰部で、非常停止からの通電復帰を制御するブロックである。
３は非常停止判別部で、サーボモータを停止すべき条件が満たされたときサーボアンプ１及び上位装置４に対して非常停止信号をオンする。サーボモータを停止すべき条件としては、例えば、ドアの開閉動作の途中における異常を検知した場合がそうであり、他の例では、レーザシャワーのようなレーザビームを人や動物、物が遮ぎることによる場合がそうである。他に、操作者によるペンダントの非常停止スイッチの押圧操作等も考えられる。
４は上位装置で、サーボアンプ１からサーボレディ状態の信号が入力されると、上位装置４内でプログラムされているシーケンスに従って、サーボ通電指令をサーボアンプ１に出力する。
なお、ここではサーボレディ状態の信号を基にサーボ通電指令を出力する例を挙げたが、サーボレディ信号を使用せずにサーボ通電指令を出力することももちろん可能である。

次に、図１及び図２を用いて、本発明のサーボアンプを使用したサーボシステムの動作について説明する。
先ず、上位装置４については、サーボアンプ１から信号のサーボレディ状態が入力され、上位装置４内でプログラムされているシーケンスに従って、サーボ通電指令をサーボアンプ１に出力してサーボモータ５に通電する。また、サーボ通電指令をオンした後、上位装置４内でプログラムされているシーケンスに従って、モータ動作指令をサーボアンプ１へ出力する。
サーボアンプ１では、電源が投入されると上位装置４へサーボレディ状態オンを出力する。これに応じて上位装置４よりサーボ通電指令がサーボアンプ１に入力される。サーボ通電指令がオンになると、サーボモータ５は給電され通電状態となる。続いて、上位装置４から、モータ動作指令がサーボアンプ１に入力されると、サーボアンプ１はモータ動作指令に従って電流指令をサーボモータ５へ出力して回転制御する。
ここで、非常停止判別部３より、図２に示すような、非常停止信号がサーボアンプ１へ入力されると、サーボアンプ１は電流指令を０にして、サーボ通電指令を無視して、モータの通電状態を強制的に非通電状態にする。
この状態から、非常停止信号をオフしても、サーボアンプ１の通電復帰部２は、サーボ通電指令がオンのままだとサーボモータ５の非通電状態を維持させる。
上位装置４へ非常停止信号オフが通知されて、上位装置４より通電復帰シーケンスに基づいて、図２に示すように、サーボ通電指令を一旦、オフして再度サーボ通電指令がオンになると、始めて通電復帰部２はモータを通電状態にして、モータ５が稼動する。この状態が図２に示されたサーボ通電指令と、モータ通電状態のタイミングとなる。
このように、本発明では非常停止信号をオフしても一旦、サーボ通電指令をオフしないと、モータが通電状態にならないので安全なサーボシステムを構築できる。

次に、本発明のサーボアンプの復帰動作について図３のフローチャートを用いて説明する。図３のフローチャートが図７のフローチャートと異なる点は、図７のステップ７４に替えてステップ６４ａと６４ｂが設けられたことである。
図３のサーボアンプの復帰動作のフローが開始すると、ステップ６１で非常停止信号がオンかどうかを判断し、非常停止信号がオンでなければサーボモータを非通電状態にしないが、非常停止信号がオンならばステップ６２へ進んでサーボモータが非通電状態とされる。その後、ステップ６３で非常停止信号がオン継続ならばこの状態が続き、非常停止信号がオフになるとステップ６４ａへ進んでサーボ通電指令がオフかどうか判断する。サーボ通電指令がオフであればステップ６４ｂへサーボ通電指令がオンかどうか判断する。サーボ通電指令がオンであればステップ６５へ進んでサーボモータが通電状態にされる。
本発明によれば、非常停止信号がオフされても、直ちにモータが通電状態とはならず、上位装置にて必ずサーボ通電指令をオフしてから改めてオンしないとモータが通電状態とならない安全なシステムとなる。

次に、本発明の実施例２について、具体的にドアの開閉の例で説明する。
ドアの開閉の場合は、ドアを開いていく途中でドアと壁の僅かな隙間に子供の指や衣服類が挟まった場合、異常なトルク変動を検知したり隙間に流すフォトカプラ信号の遮断等で非常停止信号をオンとしている。オンとなった非常停止信号を再びオフとする条件設定はいろいろ考えられるが、例えば操作者の入力によりオフとしたり、所定時間経過したらオフとしたり、ドアの近くに人がいないことを赤外線センサが検知したらオフとすること等が考えられる。そして危険がなくなったことに関係のない他の何らかの条件であるいは予期せぬノイズによって非常停止信号がオフとなったとすると、従来であれば上位装置からのサーボ通電指令がまだ存在していればサーボモータは再び動作を開始したので、ドアをさらに開いていくこととなり、今のような場合は危険が増すこととなった。
本発明によれば、予期せぬノイズ等によって例え非常停止信号がオフとなりしかも上位装置からのサーボ通電指令がまだ存在していても、サーボモータを再び動作させる条件が満たされないので、ドアを開き続けることはなく、安全が保たれることとなる。

実施例３は、測定領域にレーザー光を張り巡らしたレーザ・シャワーシステムへの適用例である。レーザ・シャワーで保護バリアを形成して、この保護バリアの検出領域に遮光物が侵入すると、レーザビームの遮断で危険を報知してプレス機や折り曲げ機等の危険源の動作を強制的に停止させている。
このような場合、レーザビームの遮断で非常停止信号をオンとしている。
オンとなった非常停止信号を再びオフとする条件設定は上述のように種々考えられるので、危険がなくなったことに関係のない他の何らかの条件であるいは予期せぬノイズによって非常停止信号がオフとなったりすることがある。
この場合、従来であれば上位装置からのサーボ通電指令がまだ存在していればサーボモータは再び動作を開始したので、プレス機の動作を継続することとなり、危険が増すこととなった。
本発明によれば、予期せぬノイズ等によって例え非常停止信号がオフとなりしかも上位装置からのサーボ通電指令がまだ存在していても、サーボモータを再び動作させる条件が満たされないので、プレス機がプレス動作を続けることはなく、安全が保たれることとなる。

次に、本発明の実施例４について説明する。
実施例４は、他のサーボシステムの非常時と連動して自己のサーボシステムの非常停止信号をオンし、自己のサーボシステム及び他のサーボシステムの正常時には非常停止信号をオフするといった連係動作を行う複数サーボシステムの連係動作システムへの適用例である。
ここではサーボシステムとしてロボットの例を説明する。
図４は実施例４を説明する図で、（ａ）は実施例４で用いられるロボット、（ｂ）は実施例４で用いられる連係動作システムである。
図４（ａ）のロボットが図１のそれと異なるのは、通信用のインタフェース９をサーボアンプ１と接続している点であり、その他の構成は図１のサーボシステムと同一である。
図４（ｂ）において、ロボット２１〜２３はネット２４と通信媒体（ケーブル、無線ＬＡＮ）２５で互いに接続されている。こうした複数のロボット２１〜２３のいずれかの非常停止判別部３がサーボモータ５を停止すべき条件が満たされたときサーボアンプ１に対して非常停止信号をオンしてサーボモータ５への通電をやめてサーボモータ５を停止させると同時に通信用のインタフェース９に対しても非常停止信号をオンする。そうするとこの非常停止信号は通信ネットワークを介して他のサーボアンプ１の通信用インタフェース９に送られ、各サーボアンプ１に届けられる。これによって各サーボアンプ１はサーボモータ５への通電を停止する。
このようにして、ロボット間の連係動作により、各ロボット２１〜２３が他のロボットの非常停止信号を自己のサーボアンプ１に取り込むことでいずれのロボットも非常停止を行うことができる。
そして、通信用インタフェース９を介して送られる非常停止信号が再びオフとなっても本発明による図３の処理フローが働くので、上位装置４からのサーボ通電指令がまだ存在していても、サーボモータを再び動作させることはなく、広範囲にシステムの安全性が高められる。

本発明の実施例１に係る通電復帰部を備えたサーボアンプを使用したサーボシステムのブロック図である。 図１に示す通電復帰部の各信号のタイムチャートである。 本発明のサーボアンプの復帰動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施例４に係るロボットシステムの構成図である。 従来のロボットの起動停止装置の信号のタイムチャートである。 従来の可動体の位置制御装置の信号のタイムチャートである。 従来のサーボアンプの復帰動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ サーボアンプ
２ 通電復帰部
３ 非常停止判別部
４ 上位装置
５ サーボモータ
９ 通信用インタフェース
１０ サーボシステム
２１、２２、２３ ロボット
２４ ネットワーク
２５ 通信媒体

Claims (8)

1. 上位装置からのサーボ通電指令のオンによりサーボモータに通電し、前記サーボモータを停止すべき条件が満たされたとき非常停止信号をオンする非常停止判別部からの前記非常停止信号のオンにより前記サーボモータへの通電をやめて前記サーボモータを非常停止させ、その後前記非常停止信号のオフにより前記サーボモータを通電状態に復帰させるサーボアンプにおいて、
   前記非常停止信号がオフのときに前記上位装置からの前記サーボ通電指令がオンのままの場合は前記サーボモータの非通電状態を維持し、前記上位装置からの前記サーボ通電指令が一旦オフした後に再度前記サーボ通電指令がオンしたことを確認して初めて前記サーボモータを通電状態に復帰させる通電復帰部を備えたことを特徴とするサーボアンプ。
2. 前記非常停止判別部の非常停止信号は、ドアの開閉の場合、異常を検知したセンサでオンすることを特徴とする請求項１記載のサーボアンプ。
3. 前記非常停止判別部の非常停止信号は、レーザシャワーのレーザビームを遮ぎることによってオンすることを特徴とする請求項１記載のサーボアンプ。
4. 通信用ネットワークに接続される通信用インタフェースを備え、非常停止判別部からの非常停止信号により自己のサーボモータへの通電をやめて前記サーボモータを非常停止させると共に、前記通信用インタフェースおよび通信用ネットワークを介して、該通信用ネットワークに接続される他のサーボアンプへ前記非常停止信号を送信すること特徴とする請求項１記載のサーボアンプ。
5. 上位装置からのサーボ通電指令のオンによりサーボモータに通電し、前記サーボモータを停止すべき条件が満たされたとき非常停止信号をオンする非常停止判別部からの前記非常停止信号のオンにより前記サーボモータへの通電をやめて前記サーボモータを非常停止させ、その後前記非常停止信号のオフにより前記サーボモータを通電状態に復帰させるサーボアンプの通電復帰方法において、
   前記非常停止信号がオフのときに前記上位装置からの前記サーボ通電指令がオンのままの場合は前記サーボモータの非通電状態を維持し、前記上位装置からの前記サーボ通電指令が一旦オフした後に再度前記サーボ通電指令がオンしたことを確認して初めて前記サーボモータを通電状態に復帰させるようにしたことを特徴とするサーボアンプの通電復帰方法。
6. 前記非常停止判別部の非常停止信号は、ドアの開閉の場合、異常を検知したセンサでオンすることを特徴とする請求項５記載のサーボアンプの通電復帰方法。
7. 前記非常停止判別部の非常停止信号は、レーザシャワーのレーザビームを遮ぎることによってオンすることを特徴とする請求項５記載のサーボアンプの通電復帰方法。
8. 通信用ネットワークに接続される通信用インタフェースを備え、非常停止判別部からの非常停止信号により自己のサーボモータへの通電をやめて前記サーボモータを非常停止させると共に、前記通信用インタフェースおよび通信用ネットワークを介して、該通信用ネットワークに接続される他のサーボアンプへ前記非常停止信号を送信すること特徴とする請求項５記載のサーボアンプの通電復帰方法。

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