JP2012055981A - Robot control device and robot control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stop a servo motor immediately with a dynamic brake and a mechanical brake, while controlling a load on a connection part between the servo motor and a reducer, when an angle sensor falls in an abnormality.SOLUTION: When the abnormality of the angle sensor 160 is detected, a robot control device 200 executes a first braking operation which activates a dynamic brake without activating a mechanical brake, if a total torque value of a braking torque to be generated by the dynamic brake when it is assumed that the dynamic brake has been activated at an estimated rotating speed, and a braking torque to be generated by the mechanical brake 150 when it is assumed that the mechanical brake 150 has been activated exceeds a predetermined upper-limit torque value, and executes a second braking operation which activates the dynamic brake and mechanical brake when the total torque value is equal to or lower than the upper-limit torque value.

Description

本発明は、サーボモータを備えたロボットを制御する技術に関するものであり、特に、サーボモータに接続された角度センサに異常が生じた場合に、サーボモータを停止させる技術に関する。   The present invention relates to a technique for controlling a robot equipped with a servo motor, and more particularly, to a technique for stopping a servo motor when an abnormality occurs in an angle sensor connected to the servo motor.

ロボットの軸を駆動するサーボモータには、回転角度をフィードバック制御するために、ロータリエンコーダやレゾルバといった角度センサが取り付けられている。この角度センサに故障が生じたり、角度センサと制御装置とを接続する信号線に断線が生じると、ロボットの軸を正確に駆動することができなくなる。   An angle sensor such as a rotary encoder or a resolver is attached to a servo motor that drives the axis of the robot in order to feedback control the rotation angle. If a failure occurs in the angle sensor or a signal line connecting the angle sensor and the control device is disconnected, the robot axis cannot be accurately driven.

そこで、このような異常が生じた場合には、ロボットの不測の動作を抑制するため、サーボモータを速やかに停止させることが好ましい。サーボモータを停止させるには、ダイナミックブレーキなどの発電制動によって停止させる方法や、軸の停止位置を保持するための機械ブレーキによって停止させる方法がある(例えば、特許文献1参照)。サーボモータをより早く停止させるためには、例えば、ダイナミックブレーキと機械ブレーキとを併用して同時に作動させることも可能である。   Therefore, when such an abnormality occurs, it is preferable to stop the servo motor promptly in order to suppress unexpected movement of the robot. In order to stop the servo motor, there are a method of stopping by power generation braking such as a dynamic brake, and a method of stopping by a mechanical brake for maintaining the stop position of the shaft (for example, see Patent Document 1). In order to stop the servo motor more quickly, for example, a dynamic brake and a mechanical brake can be used simultaneously and operated simultaneously.

しかし、ダイナミックブレーキと機械ブレーキとを単純に同時に作動させると、サーボモータの回転速度によっては、これらのブレーキの制動トルクの合算値が増大し、サーボモータと減速機との接続部分に必要以上の負担が掛かる可能性があった。   However, if the dynamic brake and the mechanical brake are simply operated simultaneously, depending on the rotation speed of the servo motor, the sum of the braking torques of these brakes will increase, and the connection between the servo motor and the reducer will be more than necessary. There was a possibility of burden.

特許第3494685号公報Japanese Patent No. 3494855 特許第2856253号公報Japanese Patent No. 2856253

上述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、角度センサに異常が生じた場合において、サーボモータと減速機との接続部分への負担を抑制しつつ、ダイナミックブレーキと機械ブレーキとを用いて速やかにサーボモータを停止させる技術を提供することである。   In view of the above-mentioned problems, the problem to be solved by the present invention is that when an abnormality occurs in the angle sensor, the load applied to the connecting portion between the servo motor and the speed reducer is suppressed, while the dynamic brake and the mechanical brake are It is to provide a technique for quickly stopping the servo motor using the.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]サーボモータと前記サーボモータの回転角度を検出する角度センサと前記サーボモータを停止させるための機械ブレーキとを備えるロボットを制御するためのロボット制御装置であって、前記角度センサから前記回転角度を取得し、該取得された回転角度に応じて前記サーボモータの駆動をフィードバック制御する駆動制御部と、前記サーボモータの電気的変量に基づいて、前記サーボモータの回転速度を推定する推定部と、前記角度センサの異常の有無を検出する異常検出部と、前記サーボモータに対するダイナミックブレーキの作動を制御するダイナミックブレーキ制御部と、前記角度センサの異常が検出された場合において、前記推定された回転速度において前記ダイナミックブレーキを作動させたと仮定した場合に該ダイナミックブレーキによって生じる制動トルクと、前記機械ブレーキを作動させたと仮定した場合に該機械ブレーキによって生じる制動トルクとのトルク合計値が、所定のトルク上限値を超える場合に、前記機械ブレーキを作動させずに前記ダイナミックブレーキを作動させる第1の制動処理を実行し、前記トルク合計値が前記トルク上限値以下の場合には、前記ダイナミックブレーキおよび前記機械ブレーキを作動させる第2の制動処理を実行する異常停止制御部と、を備えるロボット制御装置。 Application Example 1 A robot control apparatus for controlling a robot including a servo motor, an angle sensor for detecting a rotation angle of the servo motor, and a mechanical brake for stopping the servo motor, The rotation angle of the servo motor is estimated on the basis of a drive control unit that acquires the rotation angle and feedback-controls the drive of the servo motor according to the acquired rotation angle, and an electrical variable of the servo motor. The estimation unit, the abnormality detection unit for detecting whether or not the angle sensor is abnormal, the dynamic brake control unit for controlling the operation of the dynamic brake for the servo motor, and the angle sensor when the abnormality is detected, the estimation It is assumed that the dynamic brake is operated at the determined rotational speed. When the total torque value of the braking torque generated by the dynamic brake and the braking torque generated by the mechanical brake assuming that the mechanical brake is operated exceeds the predetermined torque upper limit value, the mechanical brake is not operated. When the first braking process for operating the dynamic brake is executed and the total torque value is equal to or lower than the torque upper limit value, the second braking process for operating the dynamic brake and the mechanical brake is executed. And a stop control unit.

上記構成によれば、角度センサの異常が検出された場合において、推定された回転速度においてダイナミックブレーキを作動させたと仮定した場合に該ダイナミックブレーキによって生じる制動トルクと、機械ブレーキを作動させたと仮定した場合に該機械ブレーキによって生じる制動トルクとのトルク合計値が所定のトルク上限値を超える場合には、機械ブレーキを作動させずにダイナミックブレーキを作動させ、トルク合計値が前記トルク上限値以下の場合には、ダイナミックブレーキおよび機械ブレーキを作動させる。そのため、角度センサに異常が生じた場合において、サーボモータと減速機との接続部分等への負担を抑制しつつ、ダイナミックブレーキと機械ブレーキとを用いて速やかにサーボモータを停止させることが可能になる。   According to the above configuration, when an abnormality of the angle sensor is detected, assuming that the dynamic brake is operated at the estimated rotational speed, it is assumed that the braking torque generated by the dynamic brake and the mechanical brake are operated. When the total torque value with the braking torque generated by the mechanical brake exceeds a predetermined torque upper limit value, the dynamic brake is operated without operating the mechanical brake, and the total torque value is equal to or less than the upper torque limit value. To activate the dynamic brake and mechanical brake. Therefore, in the event of an abnormality in the angle sensor, it is possible to stop the servo motor quickly using the dynamic brake and mechanical brake while suppressing the burden on the connection portion between the servo motor and the speed reducer. Become.

[適用例2]適用例1に記載のロボット制御装置であって、前記異常停止制御部は、前記仮想制動トルク合計値が前記トルク上限値を超える回転速度の範囲を予め記憶しており、前記推定された回転速度が前記範囲に入る場合に、前記第1の制動処理を実行し、前記推定された回転速度が前記範囲に入らない場合に、前記第2の制動処理を実行する、ロボット制御装置。 Application Example 2 In the robot control apparatus according to Application Example 1, the abnormal stop control unit stores in advance a rotational speed range in which the virtual braking torque total value exceeds the torque upper limit value. Robot control that executes the first braking process when the estimated rotational speed falls within the range, and executes the second braking process when the estimated rotational speed does not fall within the range apparatus.

このような構成であれば、推定された回転速度と予め記憶された回転速度の範囲とを対比することで、第1の制動処理を実行するか第2の制動処理を実行するかを容易に決定することが可能になる。   With such a configuration, it is easy to execute the first braking process or the second braking process by comparing the estimated rotational speed with a pre-stored rotational speed range. It becomes possible to decide.

[適用例3]適用例2に記載のロボット制御装置であって、前記異常停止制御部は、前記推定された回転速度が前記範囲を超える回転速度の場合において、前記推定された回転速度が前記範囲内の回転速度にまで低下する見込みの時間を推定し、該推定された時間が、前記機械ブレーキの作動および解除に必要な時間よりも短い場合には、前記第2の制動処理の実行を取りやめ、前記第1の制動処理を実行する、ロボット制御装置。 [Application Example 3] In the robot control device according to Application Example 2, in the case where the estimated rotation speed is a rotation speed exceeding the range, the abnormal stop control unit is configured so that the estimated rotation speed is When the estimated time to decrease to a rotational speed within the range is estimated, and the estimated time is shorter than the time required for the operation and release of the mechanical brake, the execution of the second braking process is performed. A robot control apparatus that cancels and executes the first braking process.

このような構成であれば、機械ブレーキの作動および解除のために必要な時間を考慮して、第2の制動処理から第1の制動処理に制動処理の実行を切り換えることができるので、回転速度が高い速度から低い速度に低下する際に、一時的にトルク合計値がトルク上限値を超えてしまうことを抑制することができる。   With such a configuration, the execution of the braking process can be switched from the second braking process to the first braking process in consideration of the time required for the operation and release of the mechanical brake. When the speed decreases from a high speed to a low speed, it is possible to temporarily suppress the total torque value from exceeding the torque upper limit value.

[適用例4]適用例2または適用例3に記載のロボット制御装置であって、前記異常停止制御部は、前記推定された回転速度が前記範囲内の回転速度の場合において、前記推定された回転速度が前記範囲よりも低い回転速度にまで低下する見込みの時間を推定し、該推定された時間が、前記機械ブレーキの作動に必要な時間よりも短くなった場合に、前記機械ブレーキの作動を開始させる、ロボット制御装置。 [Application Example 4] The robot control apparatus according to Application Example 2 or Application Example 3, wherein the abnormal stop control unit performs the estimation when the estimated rotation speed is a rotation speed within the range. Estimating the time when the rotational speed is expected to decrease to a rotational speed lower than the range, and when the estimated time is shorter than the time required for operating the mechanical brake, Robot control device that starts

このような構成であれば、第1の制動処理から第2の制動処理に制動処理を移行させる際に、機械ブレーキが実際に作動するために必要な時間を考慮して、機械ブレーキの作動をタイミング良く開始させることができる。そのため、回転速度が前述の範囲よりも低くなる際に、機械ブレーキとダイナミックブレーキの両方の制動トルクをトルク上限値まで最大限働かせることができる。   With such a configuration, when shifting the braking process from the first braking process to the second braking process, the mechanical brake is operated in consideration of the time required for the actual operation of the mechanical brake. It is possible to start with good timing. Therefore, when the rotational speed is lower than the above range, it is possible to make the braking torques of both the mechanical brake and the dynamic brake work to the maximum torque value.

[適用例5]適用例1から適用例4までのいずれか一項に記載のロボット制御装置であって、前記トルク上限値は、前記サーボモータが接続される減速機が耐え得るトルクに基づいて予め定められている、ロボット制御装置。 Application Example 5 In the robot control device according to any one of Application Example 1 to Application Example 4, the torque upper limit value is based on a torque that can be withstood by a reduction gear to which the servo motor is connected. A robot controller that is determined in advance.

減速機が耐え得るトルクとは、例えば、サーボモータと減速機との接続部分に存在するギアにズレが生じないトルクである。このような構成であれば、サーボモータと減速機とが係合するギアにすべりが生じることを抑制することが可能になる。よって、例えば、角度センサの異常状態が回復し、再度、ロボットを作動させる場合において、再キャリブレーションを行うことが不要となり、速やかに作業を再開させることが可能になる。   The torque that can be withstood by the reduction gear is, for example, torque that does not cause a shift in a gear that exists at a connection portion between the servo motor and the reduction gear. With such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of slipping in the gear that engages the servo motor and the speed reducer. Therefore, for example, when the abnormal state of the angle sensor is recovered and the robot is operated again, it is not necessary to perform recalibration, and the operation can be resumed promptly.

本発明は、上述したロボット制御装置としての構成のほか、例えば、ロボットの制御方法や、ロボットを制御するためのコンピュータプログラムとしても構成することができる。コンピュータプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に記録されていてもよい。   In addition to the configuration as the robot control device described above, the present invention can be configured as, for example, a robot control method or a computer program for controlling the robot. The computer program may be recorded on a computer-readable recording medium.

ロボット制御装置を含むロボットシステムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the robot system containing a robot control apparatus. ロボット本体およびロボット制御装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a robot main body and a robot control apparatus. ダイナミックブレーキの制動トルクの変動特性を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the variation characteristic of the braking torque of a dynamic brake. 異常停止処理のフローチャートである。It is a flowchart of an abnormal stop process. 第1の閾値および第2の閾値の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a 1st threshold value and a 2nd threshold value. 第2実施例において実行される異常停止処理のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormal stop process performed in 2nd Example. 第2実施例において実行される異常停止処理のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormal stop process performed in 2nd Example. 速度低下時間および機械ブレーキ応答時間の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of speed fall time and mechanical brake response time.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ実施例に基づき説明する。
A.第1実施例:
(A1)ロボットシステムの概略構成:
図1は、本発明の実施例としてのロボット制御装置200を含むロボットシステム10の概略構成を示す説明図である。ロボットシステム10は、多関節型の産業用ロボットとして構成されたロボット本体100と、ロボット本体100を制御するロボット制御装置200と、ロボット制御装置200に接続され、ロボット本体100の動作をプログラムするためのティーチングペンダント300とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
A. First embodiment:
(A1) Schematic configuration of the robot system:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a robot system 10 including a robot control device 200 as an embodiment of the present invention. The robot system 10 is connected to the robot main body 100 configured as an articulated industrial robot, a robot control device 200 for controlling the robot main body 100, and the robot control device 200 to program the operation of the robot main body 100. The teaching pendant 300.

ロボット本体100は、例えば、工場内等に固定されるベース部101と、水平方向に旋回可能な軸によってベース部101に支持されたショルダ部102と、鉛直方向に旋回可能な軸によってショルダ部102に下端が支持された下アーム103と、鉛直方向に旋回可能な軸によって下アーム103の先端に略中央部が支持された上アーム104と、鉛直方向に旋回可能な軸によって上アーム104の先端に支持された手首105とを備えている。手首105の先端には、手首105の円周方向に回転可能なフランジ部106が備えられている。フランジ部106には、例えば、ワークを把持するハンド(図示せず)が取り付けられる。   The robot body 100 includes, for example, a base portion 101 fixed in a factory, a shoulder portion 102 supported by the base portion 101 by a shaft that can be turned in a horizontal direction, and a shoulder portion 102 by a shaft that can be turned in a vertical direction. The lower arm 103 is supported at the lower end thereof, the upper arm 104 is supported at the front end of the lower arm 103 by a shaft that can pivot in the vertical direction, and the tip of the upper arm 104 by the shaft that can pivot in the vertical direction. And a wrist 105 supported by the head. A flange portion 106 that is rotatable in the circumferential direction of the wrist 105 is provided at the tip of the wrist 105. For example, a hand (not shown) that holds a workpiece is attached to the flange portion 106.

上述したロボット本体100の各パーツを接続する関節部分には、軸を駆動させるためのサーボモータや減速機が備えられ、また、サーボモータの回転角度や回転速度を検出するための角度センサが組み込まれている。本実施例のロボット制御装置200は、角度センサに異常が生じた場合に、サーボモータを迅速に停止させるための機能(以下、緊急停止機能ともいう)を備えている。以下、この緊急停止機能を実現するための構成および処理について詳細に説明する。   The joint portion connecting the parts of the robot main body 100 described above is provided with a servo motor and a speed reducer for driving the shaft, and an angle sensor for detecting the rotation angle and rotation speed of the servo motor is incorporated. It is. The robot control apparatus 200 according to the present embodiment includes a function (hereinafter also referred to as an emergency stop function) for quickly stopping the servo motor when an abnormality occurs in the angle sensor. Hereinafter, a configuration and processing for realizing the emergency stop function will be described in detail.

(A2)ロボット本体およびロボット制御装置の内部構成:
図2は、ロボット本体100およびロボット制御装置200の内部構成を示すブロック図である。ロボット本体100は、三相交流式のブラシレスDCモータとして構成されたサーボモータ110と、サーボモータ110の回転軸に接続されたロータリエンコーダ162と、サーボモータ110の動力を関節やハンドに伝達するための減速機170と、サーボモータ110の回転位置を機械的に保持する機械ブレーキ150と、を備えている。
(A2) Internal configuration of robot main body and robot control device:
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the robot body 100 and the robot control device 200. The robot body 100 transmits a servo motor 110 configured as a three-phase AC brushless DC motor, a rotary encoder 162 connected to the rotation shaft of the servo motor 110, and power of the servo motor 110 to a joint and a hand. 1 and a mechanical brake 150 that mechanically holds the rotational position of the servo motor 110.

ロータリエンコーダ162には角度変換器164が接続されている。角度変換器164は、ロータリエンコーダ162から、サーボモータ110の回転に応じた信号を入力し、この信号に基づいてサーボモータ110の回転角度を表す角度情報を生成する。角度変換器164によって生成された角度情報は、ロボット制御装置200に入力され、後述するフィードバック制御を行うための帰還信号として用いられる。以下の説明では、ロータリエンコーダ162と角度変換器164とを含めて、「角度センサ160」と呼ぶ。なお、本実施例では、サーボモータ110の回転角度をロータリエンコーダ162によって検出することとしたが、レゾルバを用いて検出することとしてもよい。   An angle converter 164 is connected to the rotary encoder 162. The angle converter 164 receives a signal corresponding to the rotation of the servo motor 110 from the rotary encoder 162, and generates angle information representing the rotation angle of the servo motor 110 based on this signal. The angle information generated by the angle converter 164 is input to the robot controller 200 and used as a feedback signal for performing feedback control described later. In the following description, the rotary encoder 162 and the angle converter 164 are collectively referred to as “angle sensor 160”. In this embodiment, the rotation angle of the servo motor 110 is detected by the rotary encoder 162, but may be detected by using a resolver.

ロボット制御装置200は、ロボット本体100のサーボモータ110に三相交流電力を供給するインバータ120と、駆動制御部211からの指令に基づいてインバータ120のスイッチング制御を行う駆動回路140と、インバータ120とサーボモータ110との間に流れる電流の電流値を検出する電流検出器130と、を備えている。また、ロボット制御装置200は、CPU210とROM230とRAM240とを備えている。CPU210は、ROM230に記憶された所定の制御プログラム235をRAM240にロードして実行することで、駆動制御部211、異常検出部212、異常停止制御部213、回転速度推定部214、ダイナミックブレーキ制御部216、および、機械ブレーキ制御部217として機能する。   The robot control device 200 includes an inverter 120 that supplies three-phase AC power to the servo motor 110 of the robot main body 100, a drive circuit 140 that performs switching control of the inverter 120 based on a command from the drive control unit 211, And a current detector 130 for detecting a current value of a current flowing between the servo motor 110 and the servo motor 110. The robot control apparatus 200 includes a CPU 210, a ROM 230, and a RAM 240. The CPU 210 loads a predetermined control program 235 stored in the ROM 230 into the RAM 240 and executes it, so that the drive control unit 211, the abnormality detection unit 212, the abnormal stop control unit 213, the rotation speed estimation unit 214, and the dynamic brake control unit 216 and the mechanical brake control unit 217.

駆動制御部211は、RAM240に記憶された軌跡データ245に基づいて、サーボモータ110を駆動するためのパルス信号を駆動回路140に出力する。このとき、駆動制御部211は、ロボット本体100の角度センサ160から角度情報を取得し、この角度情報に基づいて、サーボモータ110の駆動をフィードバック制御する。駆動回路140は、駆動制御部211から入力したパルス信号に基づいて、インバータ120を駆動し、サーボモータ110を回転させる。   The drive control unit 211 outputs a pulse signal for driving the servo motor 110 to the drive circuit 140 based on the trajectory data 245 stored in the RAM 240. At this time, the drive control unit 211 acquires angle information from the angle sensor 160 of the robot body 100, and feedback-controls the drive of the servo motor 110 based on the angle information. The drive circuit 140 drives the inverter 120 based on the pulse signal input from the drive control unit 211 and rotates the servo motor 110.

異常検出部212は、角度センサ160に異常が生じたか否かを検出する。異常検出部212は、例えば、ロボット本体100とロボット制御装置200との間の信号線の断線などによって角度センサ160から角度情報を取得できない場合や、駆動制御部211が出力する指令値とは大きく異なる回転角度や回転速度が取得された場合、あるいは、角度センサ160からエラー信号を受信した場合に、角度センサ160に異常が生じたと判断する。   The abnormality detection unit 212 detects whether or not an abnormality has occurred in the angle sensor 160. The abnormality detection unit 212 is large when the angle information cannot be acquired from the angle sensor 160 due to, for example, the disconnection of the signal line between the robot main body 100 and the robot control device 200 or when the command value output by the drive control unit 211 is large. When a different rotation angle or rotation speed is acquired, or when an error signal is received from the angle sensor 160, it is determined that an abnormality has occurred in the angle sensor 160.

異常停止制御部213は、異常検出部212によって角度センサ160の異常が検出された場合に、サーボモータ110を緊急停止するための異常停止処理を実行する。異常停止処理の詳細については後述する。   The abnormal stop control unit 213 executes an abnormal stop process for urgently stopping the servo motor 110 when the abnormality detection unit 212 detects an abnormality of the angle sensor 160. Details of the abnormal stop process will be described later.

ダイナミックブレーキ制御部216は、異常停止制御部213からの指令に応じて、サーボモータ110にダイナミックブレーキ(短絡ブレーキともいう)を作動させる。具体的には、ダイナミックブレーキ制御部216は、駆動回路140を通じてインバータ120のスイッチング素子を制御し、サーボモータ110の端子間を強制的に短絡させる。そうすると、サーボモータ110の回転エネルギがサーボモータ110自体の発熱により消費されるため、サーボモータ110を停止させることができる。   The dynamic brake control unit 216 causes the servo motor 110 to operate a dynamic brake (also referred to as a short circuit brake) in response to a command from the abnormal stop control unit 213. Specifically, the dynamic brake control unit 216 controls the switching element of the inverter 120 through the drive circuit 140 and forcibly shorts the terminals of the servo motor 110. Then, since the rotational energy of the servo motor 110 is consumed by the heat generated by the servo motor 110 itself, the servo motor 110 can be stopped.

図3は、ダイナミックブレーキの制動トルクの変動特性を例示するグラフである。このグラフの横軸はサーボモータ110の回転速度を示し、縦軸はその回転速度に応じたダイナミックブレーキの制動トルクを示している。このグラフに示すように、一般的に、ロボット用のサーボモータ110に作動させるダイナミックブレーキの制動トルクは、サーボモータ110の回転速度が上昇するに連れ高くなり、ある回転速度(図3の場合には、約800rpm)を超えると、徐々に低くなる特性を有する。   FIG. 3 is a graph illustrating the fluctuation characteristics of the braking torque of the dynamic brake. The horizontal axis of this graph represents the rotational speed of the servo motor 110, and the vertical axis represents the braking torque of the dynamic brake corresponding to the rotational speed. As shown in this graph, in general, the braking torque of the dynamic brake operated by the servo motor 110 for the robot becomes higher as the rotation speed of the servo motor 110 increases, and a certain rotation speed (in the case of FIG. 3). Has a characteristic of gradually lowering above about 800 rpm).

機械ブレーキ制御部217(図2)は、異常停止制御部213からの指令に応じて、ロボット本体100の機械ブレーキ150を作動させる。機械ブレーキ制御部217は、また、異常停止制御部213からの指令とは関係なく、ロボットシステム10の電源オフ時にも機械ブレーキ150を作動させてサーボモータ110の回転位置を保持させる機能を有する。   The mechanical brake control unit 217 (FIG. 2) operates the mechanical brake 150 of the robot body 100 in response to a command from the abnormal stop control unit 213. The mechanical brake control unit 217 has a function of maintaining the rotational position of the servo motor 110 by operating the mechanical brake 150 even when the power of the robot system 10 is turned off regardless of the command from the abnormal stop control unit 213.

回転速度推定部214は、ダイナミックブレーキ制御部216によってダイナミックブレーキが作動された際に、電流検出器130から電流値を取得し、この電流値に応じて、サーボモータ110の回転速度を推定する。このとき、電流検出器130から取得する電流値のことを、ダイナミックブレーキ電流値という。サーボモータ110の回転速度は、ダイナミックブレーキ電流値とサーボモータ110の回転速度との関係が予め記録されたマップやテーブルを参照することで推定することができる。なお、サーボモータ110の回転速度は、その他にも、サーボモータ110の電圧変化など、サーボモータ110の回転に伴って生じる他の電気的変量に基づいて推定することも可能である。また、サーボモータ110の回転角度(電気角)をダイナミックブレーキ電流値から推定し、以下に示す式(1)のように、推定された回転角度の一定時間内における変化量を計算することで、回転速度を推定することも可能である。
回転速度=(n−1時の回転角度−n時の回転角度)/一定時間 ・・・(1)
The rotation speed estimation unit 214 acquires a current value from the current detector 130 when the dynamic brake is operated by the dynamic brake control unit 216, and estimates the rotation speed of the servo motor 110 according to the current value. At this time, the current value acquired from the current detector 130 is referred to as a dynamic brake current value. The rotational speed of the servo motor 110 can be estimated by referring to a map or table in which the relationship between the dynamic brake current value and the rotational speed of the servo motor 110 is recorded in advance. In addition, the rotational speed of the servo motor 110 can also be estimated based on other electrical variables generated with the rotation of the servo motor 110, such as a voltage change of the servo motor 110. Further, the rotation angle (electrical angle) of the servo motor 110 is estimated from the dynamic brake current value, and the amount of change of the estimated rotation angle within a certain time is calculated as shown in the following equation (1): It is also possible to estimate the rotational speed.
Rotation speed = (Rotation angle at n-1 o'clock -Rotation angle at n o) / Fixed time (1)

なお、図2には、一つの関節部分についてのロボット本体100の内部構成とロボット制御装置200の内部構成を示したが、他の関節部分も同様の内部構成を備えている。なお、CPU210とROM230とRAM240とは、1つのロボット制御装置200につき1組備えられており、CPU210が実現する各機能部211〜217が関節毎に備えられている。   2 shows the internal configuration of the robot body 100 and the internal configuration of the robot control apparatus 200 for one joint portion, the other joint portions also have the same internal configuration. Note that one set of CPU 210, ROM 230, and RAM 240 is provided for each robot control device 200, and each functional unit 211 to 217 realized by the CPU 210 is provided for each joint.

(A3)異常停止処理:
図4は、ロボット制御装置200の異常停止制御部213が上述した緊急停止機能を実現するために実行する異常停止処理のフローチャートである。この異常停止処理は、異常検出部212によって角度センサ160の異常が検出された場合に実行される処理である。
(A3) Abnormal stop processing:
FIG. 4 is a flowchart of the abnormal stop process executed by the abnormal stop control unit 213 of the robot control apparatus 200 in order to realize the emergency stop function described above. This abnormal stop process is a process executed when an abnormality of the angle sensor 160 is detected by the abnormality detection unit 212.

この異常停止処理が開始されると、まず、異常停止制御部213は、回転速度推定部214から推定された回転速度の取得を開始する(ステップS100)。そして、異常停止制御部213は、この推定値が、第1の閾値Th1と第2の閾値Th2との間の範囲に含まれるか否かを判断する(ステップS105)。   When the abnormal stop process is started, first, the abnormal stop control unit 213 starts to acquire the rotation speed estimated from the rotation speed estimation unit 214 (step S100). Then, the abnormal stop control unit 213 determines whether or not the estimated value is included in a range between the first threshold Th1 and the second threshold Th2 (Step S105).

図5は、第1の閾値Th1および第2の閾値Th2の例を示す説明図である。この図5には、サーボモータ110の回転速度に応じたダイナミックブレーキの制動トルク(図3参照)を示すとともに、ダイナミックブレーキと機械ブレーキ150とを同時に作動させたと仮定した場合における両者の制動トルクの合計値をサーボモータ110の回転速度に応じて示している。また、図5には、太い横線により、減速機170が耐え得るトルク上限値TLを示している。このトルク上限値TLは、サーボモータ110の急激なブレーキングによって、サーボモータ110の回転軸と減速機170の締結部(ギア)とにすべりが生じない制動トルクの上限値を表している。   FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of the first threshold Th1 and the second threshold Th2. FIG. 5 shows the braking torque of the dynamic brake (see FIG. 3) according to the rotational speed of the servo motor 110, and the braking torque of both when assuming that the dynamic brake and the mechanical brake 150 are operated simultaneously. The total value is shown according to the rotation speed of the servo motor 110. Further, in FIG. 5, a torque upper limit value TL that can be withstood by the reduction gear 170 is indicated by a thick horizontal line. This torque upper limit value TL represents the upper limit value of the braking torque at which no slip occurs between the rotating shaft of the servo motor 110 and the fastening portion (gear) of the speed reducer 170 due to abrupt braking of the servo motor 110.

第1の閾値Th1と第2の閾値Th2とは、それぞれ、ダイナミックブレーキと機械ブレーキ150の制動トルクの合計値が、トルク上限値TLに一致する回転速度に設定されている。つまり、サーボモータ110の回転速度が第1の閾値Th1と第2の閾値Th2との間の範囲に含まれる場合には、ダイナミックブレーキと機械ブレーキ150とを両方作動させると、その制動トルクの合計値は、減速機170が許容可能なトルク上限値TLを超えることになる。これに対して、サーボモータ110の回転速度が、第2の閾値Th2以上、あるいは、第1の閾値Th1以下の場合には、ダイナミックブレーキと機械ブレーキとを両方作動させたとしても、その制動トルクの合計値は、減速機170が許容可能なトルク上限値TL以下となる。   The first threshold value Th1 and the second threshold value Th2 are set to rotation speeds at which the sum of the braking torques of the dynamic brake and the mechanical brake 150 matches the torque upper limit value TL. That is, when the rotational speed of the servo motor 110 is included in the range between the first threshold Th1 and the second threshold Th2, if both the dynamic brake and the mechanical brake 150 are operated, the total braking torque is obtained. The value exceeds the torque upper limit value TL that the speed reducer 170 can tolerate. On the other hand, when the rotational speed of the servo motor 110 is equal to or higher than the second threshold Th2 or equal to or lower than the first threshold Th1, the braking torque is applied even if both the dynamic brake and the mechanical brake are operated. Is equal to or lower than the torque upper limit value TL that the reduction gear 170 can tolerate.

上記ステップS105において、回転速度の推定値が、第1の閾値Th1と第2の閾値Th2との間の範囲に含まれると判断された場合には、異常停止制御部213は、ダイナミックブレーキ制御部216を制御して、ダイナミックブレーキのみを作動させる第1制動処理を実行する(ステップS110)。これに対して、回転速度の推定値が、第1の閾値Th1以下、あるいは、第2の閾値以上、と判断された場合には、異常停止制御部213は、ダイナミックブレーキ制御部216と機械ブレーキ制御部217とを制御して、ダイナミックブレーキと機械ブレーキ150との両方を作動させる第2制動処理を実行する(ステップS115)。   In step S105, when it is determined that the estimated value of the rotational speed is included in the range between the first threshold value Th1 and the second threshold value Th2, the abnormal stop control unit 213 includes the dynamic brake control unit. 216 is controlled and the 1st braking process which operates only a dynamic brake is performed (Step S110). On the other hand, when it is determined that the estimated value of the rotational speed is equal to or less than the first threshold Th1 or equal to or greater than the second threshold, the abnormal stop control unit 213 includes the dynamic brake control unit 216 and the mechanical brake. The controller 217 is controlled to execute a second braking process for operating both the dynamic brake and the mechanical brake 150 (step S115).

異常停止制御部213は、以上のようにして第1制動処理または第2制動処理を実行すると、サーボモータ110が停止したか否かを判断する(ステップS120)。サーボモータ110が停止したか否かは、回転速度推定部214によって推定された回転速度がゼロになった場合に、サーボモータ110が停止したと判断することができる。サーボモータ110が停止していないと判断した場合には、異常停止制御部213は、処理をステップS105に戻して、上述した一連の処理を繰り返し実行する。一方、サーボモータ110が停止したと判断すると、異常停止制御部213は、当該異常停止処理を終了する。以上で説明した異常停止処理によれば、例えば、角度センサ160に異常が発生した時点においてサーボモータ110の回転速度が3000回転であったとすると、図6中に一点鎖線で示したようなトルク変動で、サーボモータ110に対するブレーキングが行われることになる。   When the first braking process or the second braking process is executed as described above, the abnormal stop control unit 213 determines whether the servo motor 110 has stopped (step S120). Whether or not the servo motor 110 has stopped can be determined that the servo motor 110 has stopped when the rotation speed estimated by the rotation speed estimation unit 214 becomes zero. If it is determined that the servo motor 110 has not stopped, the abnormal stop control unit 213 returns the process to step S105 and repeatedly executes the series of processes described above. On the other hand, if it is determined that the servo motor 110 has stopped, the abnormal stop control unit 213 ends the abnormal stop process. According to the abnormal stop process described above, for example, if the rotation speed of the servo motor 110 is 3000 at the time when the abnormality occurs in the angle sensor 160, the torque fluctuation as shown by the one-dot chain line in FIG. Thus, braking to the servo motor 110 is performed.

以上で説明した本実施例のロボット制御装置200によれば、角度センサ160に異常が発生した場合において、ダイナミックブレーキおよび機械ブレーキ150を同時に作動させてもその制動トルクの合計値が、減速機170が許容可能なトルク上限値TLを上回らない場合には、両方のブレーキを同時に作動させる。一方、これらのブレーキを同時に作動させた場合にその制動トルクの合計値が、減速機170が許容可能なトルク上限値TLを上回る場合には、ダイナミックブレーキのみを作動させる。そのため、減速機170に必要以上の負担を掛けることなく、サーボモータ110を速やかに停止させることが可能になる。また、上記のようにダイナミックブレーキおよび機械ブレーキ150を制御することで、減速機170に必要以上の負担が掛かかることを抑制することができるため、サーボモータ110の緊急停止に伴い減速機170内のギアにズレが生じることが抑制される。そのため、ロボットシステム10の再運転時に回転角度の再キャリブレーションを行う必要がなく、速やかに作業を再開させることが可能になる。なお、機械ブレーキ150は、基本的に、ロボット本体100の静止状態における姿勢を保持するためのブレーキであるため、制動力はそれほど強くはない。一方、ダイナミックブレーキは、両ブレーキの制動トルクの合計値がトルク上限値TLを超えるような回転速度(第2の閾値Th2)にまでサーボモータ110の回転速度が低下した場合には、その制動トルクが上昇する特性を有する(図5参照)。そのため、機械ブレーキ150を解除して一時的に全体の制動力が低下しても、ダイナミックブレーキの制動力が、元の制動力(両ブレーキの制動トルク合計値)に近い値まで戻ることが期待できる。よって、一時的に機械ブレーキ150を解除したとしても、ダイナミックブレーキの制動力が十分にあるため、サーボモータ110を減速させるための制動力が決定的に不足することはない。   According to the robot control apparatus 200 of the present embodiment described above, even when the abnormality occurs in the angle sensor 160, even if the dynamic brake and the mechanical brake 150 are simultaneously operated, the total value of the braking torque is reduced by the speed reducer 170. If the allowable torque upper limit value TL is not exceeded, both brakes are operated simultaneously. On the other hand, when these brakes are operated simultaneously, if the total value of the braking torque exceeds the torque upper limit value TL that the speed reducer 170 can tolerate, only the dynamic brake is operated. Therefore, the servo motor 110 can be quickly stopped without imposing a burden on the reduction gear 170 more than necessary. In addition, by controlling the dynamic brake and the mechanical brake 150 as described above, it is possible to prevent the speed reducer 170 from being burdened more than necessary. The shift of the gear is suppressed from occurring. Therefore, it is not necessary to recalibrate the rotation angle when the robot system 10 is re-operated, and the operation can be resumed promptly. The mechanical brake 150 is basically a brake for maintaining the posture of the robot body 100 in a stationary state, and therefore the braking force is not so strong. On the other hand, in the case of the dynamic brake, when the rotational speed of the servo motor 110 decreases to a rotational speed (second threshold Th2) at which the total value of the braking torques of both brakes exceeds the torque upper limit value TL, the braking torque (See FIG. 5). Therefore, even if the mechanical brake 150 is released and the overall braking force temporarily decreases, the braking force of the dynamic brake is expected to return to a value close to the original braking force (the total braking torque value of both brakes). it can. Therefore, even if the mechanical brake 150 is temporarily released, the braking force of the dynamic brake is sufficient, so that the braking force for decelerating the servo motor 110 is not critically insufficient.

また、本実施例では、ダイナミックブレーキおよび機械ブレーキ150を同時に作動させた場合にその制動トルクの合計値が、減速機170が許容可能なトルク上限値TLを上回るような場合には、機械ブレーキ150ではなくダイナミックブレーキを作動させる。そのため、このような状況においてもダイナミックブレーキ電流値に基づきサーボモータ110の回転速度を精度良く推定することができる。この結果、回転速度の低下によって、機械ブレーキ150が作動可能となるタイミングを正確に求めることができるので、サーボモータ110の回転速度が低下した際に、ダイナミックブレーキだけではなく機械ブレーキ150を同時に作動させることができ、回転速度が低い場合に制動トルクが弱くなるダイナミックブレーキの制動トルク特性を機械ブレーキ150の制動トルクによって補償することが可能になる。   In this embodiment, when the dynamic brake and the mechanical brake 150 are simultaneously operated, the total brake torque exceeds the torque upper limit value TL that the speed reducer 170 can tolerate. Instead, activate the dynamic brake. Therefore, even in such a situation, the rotational speed of the servo motor 110 can be accurately estimated based on the dynamic brake current value. As a result, the timing at which the mechanical brake 150 can be actuated can be obtained accurately due to the decrease in the rotational speed. Therefore, when the rotational speed of the servo motor 110 decreases, not only the dynamic brake but also the mechanical brake 150 is operated simultaneously. Therefore, the braking torque characteristic of the dynamic brake, in which the braking torque becomes weak when the rotational speed is low, can be compensated by the braking torque of the mechanical brake 150.

また、本実施例では、ダイナミックブレーキおよび機械ブレーキ150を同時に作動させるとその制動トルクの合計値が、減速機170が許容可能なトルク上限値TLを上回るような場合には、単純に機械ブレーキ150の作動を停止させてダイナミックブレーキのみによる制動を行う。そのため、各軸毎に新たにダイナミックブレーキ抵抗を追加して制動トルクの合計値を抑制するといった対策や、制動トルクの弱い機械ブレーキを導入しつつ各アームの停止位置の保持力を確保するといった対策を行う必要がない。そのため、ロボット本体100のコストアップやサイズアップを伴うことなく緊急停止時における制動トルクを容易に制御することができる。   Further, in this embodiment, when the dynamic brake and the mechanical brake 150 are simultaneously operated, the total value of the braking torque exceeds the torque upper limit value TL that the speed reducer 170 can tolerate. Is stopped and braking is performed only by dynamic braking. Therefore, measures such as newly adding dynamic brake resistance for each axis to suppress the total braking torque, and measures to secure holding force at each arm stop position while introducing a mechanical brake with weak braking torque. There is no need to do. Therefore, the braking torque at the time of emergency stop can be easily controlled without increasing the cost and size of the robot body 100.

また、本実施例では、特別なハードウェアを新たにロボット本体100に新たに組み込むことなく、CPU210が実現する機能によって、上述した異常停止処理を実行することができる。そのため、既に生産設備に配置されている既存のロボットシステムに対しても、上述した緊急停止機能を容易に付加することが可能になる。   In the present embodiment, the abnormal stop process described above can be executed by a function realized by the CPU 210 without newly installing special hardware in the robot body 100. Therefore, the above-described emergency stop function can be easily added to an existing robot system that is already arranged in the production facility.

B.第2実施例:
上述した第1実施例では、推定されたサーボモータ110の回転速度が第1の閾値Th1と第2の閾値Th2との間の範囲に含まれるか否かに応じて、ダイナミックブレーキと機械ブレーキ150の制御を行った。これに対して、第2実施例では、更に、機械ブレーキ150が機械的に作動する時間を考慮してダイナミックブレーキと機械ブレーキの制御を行う。なお、本実施例の装置構成は第1実施例と同様である。
B. Second embodiment:
In the first embodiment described above, the dynamic brake and the mechanical brake 150 depend on whether or not the estimated rotation speed of the servo motor 110 is included in the range between the first threshold Th1 and the second threshold Th2. Was controlled. In contrast, in the second embodiment, the dynamic brake and the mechanical brake are controlled in consideration of the time during which the mechanical brake 150 is mechanically operated. The apparatus configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

図6および図7は、第2実施例において実行される異常停止処理のフローチャートである。以下、この異常停止処理について図8を参照しつつ説明する。図8は、後述する速度低下時間および機械ブレーキ応答時間の例を示す説明図である。本実施例において、この異常停止処理が実行されると、まず、異常停止制御部213は、回転速度推定部214から推定された回転速度の取得を開始する(ステップS200)。そして、この推定値が、第2の閾値Th2よりも大きいか否かを判断する(ステップS205)。   6 and 7 are flowcharts of the abnormal stop process executed in the second embodiment. Hereinafter, the abnormal stop process will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a speed reduction time and a mechanical brake response time, which will be described later. In this embodiment, when this abnormal stop process is executed, first, the abnormal stop control unit 213 starts to acquire the rotational speed estimated from the rotational speed estimation unit 214 (step S200). And it is judged whether this estimated value is larger than 2nd threshold value Th2 (step S205).

推定値が第2の閾値Th2よりも大きい場合には、異常停止制御部213は、回転速度が第2の閾値Th2にまで低下するまでの時間DT1(図8参照)を推定する(ステップS210)。この時間DT1(以下、「速度低下時間DT1」という)は、例えば、現在の回転速度とアームやワークのイナーシャとの関係に基づいて算出することができる。異常停止制御部213は、速度低下時間DT1を推定すると、その速度低下時間DT1と、機械ブレーキ150が機械的に作動および解除されるために必要な時間(以下、「機械ブレーキ応答時間x」という。図8参照)とを対比し、推定された速度低下時間DT1の方が、機械ブレーキ応答時間xよりも短いか否かを判断する(ステップS215)。機械ブレーキ応答時間xは、例えば、機械ブレーキ150を作動および解除する時間を実際に測定することで予め設定することができる。   When the estimated value is larger than the second threshold Th2, the abnormal stop control unit 213 estimates the time DT1 (see FIG. 8) until the rotation speed decreases to the second threshold Th2 (step S210). . This time DT1 (hereinafter referred to as “speed reduction time DT1”) can be calculated based on, for example, the relationship between the current rotational speed and the inertia of the arm or workpiece. When the abnormal stop control unit 213 estimates the speed reduction time DT1, the speed reduction time DT1 and the time required for the mechanical brake 150 to be mechanically operated and released (hereinafter referred to as “mechanical brake response time x”). 8), it is determined whether or not the estimated speed reduction time DT1 is shorter than the mechanical brake response time x (step S215). The mechanical brake response time x can be set in advance by actually measuring the time for operating and releasing the mechanical brake 150, for example.

機械ブレーキ応答時間xよりも速度低下時間DT1の方が短い場合には、現在の回転速度で機械ブレーキ150を作動させたとしても、回転速度が第2の閾値Th2まで低下するまでに機械ブレーキ150の解除が間に合わないことになる。つまり、回転速度が第2の閾値Th2より低下した直後において、ダイナミックブレーキと機械ブレーキ150との両者が一時的に作動した状態になる可能性がある。そこで、異常停止制御部213は、推定された速度低下時間DT1よりも機械ブレーキ応答時間xが長い時間である場合には、推定された回転速度が第2の閾値Th2を超えている場合であっても、ダイナミックブレーキのみを作動させる第1の制動処理を実行する(ステップS220)。これに対して、機械ブレーキ応答時間xの方が速度低下時間DT1よりも短い時間である場合には、速度低下時間DT1に余裕があることになるため、異常停止制御部213は、ダイナミックブレーキと機械ブレーキ150とを同時に作動させる第2の制動処理を実行する(ステップS225)。   When the speed decrease time DT1 is shorter than the mechanical brake response time x, even if the mechanical brake 150 is operated at the current rotational speed, the mechanical brake 150 is not yet reduced until the rotational speed decreases to the second threshold Th2. Will not be released in time. That is, there is a possibility that both the dynamic brake and the mechanical brake 150 are temporarily activated immediately after the rotation speed is lowered from the second threshold Th2. Therefore, when the mechanical brake response time x is longer than the estimated speed reduction time DT1, the abnormal stop control unit 213 is a case where the estimated rotational speed exceeds the second threshold Th2. However, the first braking process for operating only the dynamic brake is executed (step S220). On the other hand, when the mechanical brake response time x is shorter than the speed reduction time DT1, the speed reduction time DT1 has a margin. A second braking process for simultaneously operating the mechanical brake 150 is executed (step S225).

以降、異常停止制御部213は、推定された回転速度が第2の閾値Th2以下になるまで、上述したステップS205〜ステップS225の処理を繰り返す。そして、ステップS205において、推定された回転速度が第2の閾値Th2以下であると判断されると、異常停止制御部213は、推定された回転速度が第1の閾値Th1よりも大きいか否かを判断する(ステップS230)。推定された回転速度が第1の閾値Th1よりも大きければ(つまり、推定された回転速度が第1の閾値Th1と第2の閾値Th2の範囲内であれば)、異常停止制御部213は、回転速度が第1の閾値Th1にまで低下するまでの時間DT2(図8参照)を推定する(ステップS235)。この時間DT2(以下、「速度低下時間DT2」という)も、速度低下時間DT1と同様に、例えば、現在の回転速度とアームやワークのイナーシャとの関係に基づいて算出することができる。異常停止制御部213は、速度低下時間D2を推定すると、その速度低下時間D2と、機械ブレーキ150が機械的に作動されるために必要な時間(以下、「機械ブレーキ応答時間y」という。図8参照)とを対比し、推定された速度低下時間DT2の方が、機械ブレーキ応答時間yよりも短いか否かを判断する(ステップS240)。機械ブレーキ応答時間yは、例えば、機械ブレーキ150に作動開始指令を与えてから実際に制動トルクが働くまでの時間を測定することで予め設定することができる。   Thereafter, the abnormal stop control unit 213 repeats the processes in steps S205 to S225 described above until the estimated rotation speed becomes equal to or less than the second threshold Th2. In step S205, when it is determined that the estimated rotation speed is equal to or less than the second threshold Th2, the abnormal stop control unit 213 determines whether or not the estimated rotation speed is greater than the first threshold Th1. Is determined (step S230). If the estimated rotation speed is greater than the first threshold Th1 (that is, if the estimated rotation speed is within the range of the first threshold Th1 and the second threshold Th2), the abnormal stop control unit 213 A time DT2 (see FIG. 8) until the rotation speed decreases to the first threshold Th1 is estimated (step S235). This time DT2 (hereinafter referred to as “speed reduction time DT2”) can also be calculated based on, for example, the relationship between the current rotational speed and the inertia of the arm or workpiece, similarly to the speed reduction time DT1. When the abnormal stop control unit 213 estimates the speed reduction time D2, the speed reduction time D2 and the time required for the mechanical brake 150 to be mechanically operated (hereinafter referred to as “mechanical brake response time y”). 8), it is determined whether or not the estimated speed reduction time DT2 is shorter than the mechanical brake response time y (step S240). The mechanical brake response time y can be set in advance, for example, by measuring the time from when the operation start command is given to the mechanical brake 150 until the actual braking torque is applied.

機械ブレーキ応答時間yよりも速度低下時間DT2の方が短くなった場合には、異常停止制御部213は、機械ブレーキ制御部217に対して、機械ブレーキ150の作動開始指令を与える(ステップS245)。こうすることで、回転速度が第1の閾値Th1まで到達するのと同時に、タイミング良く機械ブレーキ150の制動トルクを働かせることができる。一方、機械ブレーキ応答時間yよりも速度低下時間DT2の方が長い場合には、異常停止制御部213は、ダイナミックブレーキのみを作動させる第1の制動処理を実行する(ステップS250)。なお、上記ステップS230において、推定された回転速度が第1の閾値Th1よりも小さいと判断されれば、異常停止制御部213は、ダイナミックブレーキと機械ブレーキ150の両者を作動させる第2の制動処理を実行する(ステップS255)。異常停止制御部213は、上述したステップS230〜S255の処理を、サーボモータ110が停止したと判断されるまで繰り返し実行する(ステップS260)。   When the speed decrease time DT2 is shorter than the mechanical brake response time y, the abnormal stop control unit 213 gives an operation start command for the mechanical brake 150 to the mechanical brake control unit 217 (step S245). . By doing so, the braking torque of the mechanical brake 150 can be applied in a timely manner at the same time as the rotational speed reaches the first threshold value Th1. On the other hand, when the speed reduction time DT2 is longer than the mechanical brake response time y, the abnormal stop control unit 213 executes a first braking process that activates only the dynamic brake (step S250). If it is determined in step S230 that the estimated rotational speed is smaller than the first threshold value Th1, the abnormal stop control unit 213 operates the second braking process for operating both the dynamic brake and the mechanical brake 150. Is executed (step S255). The abnormal stop control unit 213 repeatedly executes the processes in steps S230 to S255 described above until it is determined that the servo motor 110 has stopped (step S260).

以上で説明した第2実施例の異常停止処理によれば、第1実施例と同様の効果を得られるほか、回転速度が第2の閾値Th2よりも低くなる際に、機械ブレーキ150が実際に作動および解除する時間を考慮して、第2の制動処理から第1の制動処理への切り換えを行うことができる。そのため、推定された回転速度が第2の閾値Th2以下になった直後に、機械ブレーキ150とダイナミックブレーキとの両方が作動状態になることを抑制することができる。また、本実施例によれば、第1の制動処理から第2の制動処理への切り換えの際に、機械ブレーキ150が実際に作動する時間を考慮して、機械ブレーキ150に作動開始指令を与えることができる。そのため、推定された回転速度が第1の閾値Th1よりも低くなる際に、タイミング良く、機械ブレーキ150の制動トルクを働かせることができる。この結果、回転速度が第1の閾値Th1よりも低下した際に、トルク上限値までの範囲を目一杯使用して、機械ブレーキ150とダイナミックブレーキの両方の制動トルクを働かせることができる。なお、機械ブレーキ応答時間xと速度低下時間DT1とに基づく処理と、機械ブレーキ応答時間yと速度低下時間DT2とに基づく処理は、いずれか一方を省略することも可能である。   According to the abnormal stop process of the second embodiment described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the mechanical brake 150 is actually used when the rotational speed becomes lower than the second threshold Th2. In consideration of the time for activation and release, switching from the second braking process to the first braking process can be performed. For this reason, it is possible to prevent both the mechanical brake 150 and the dynamic brake from being activated immediately after the estimated rotational speed becomes equal to or less than the second threshold Th2. In addition, according to the present embodiment, when switching from the first braking process to the second braking process, an operation start command is given to the mechanical brake 150 in consideration of the time during which the mechanical brake 150 is actually operated. be able to. Therefore, when the estimated rotation speed becomes lower than the first threshold Th1, the braking torque of the mechanical brake 150 can be applied with good timing. As a result, when the rotational speed is lower than the first threshold value Th1, the braking torque of both the mechanical brake 150 and the dynamic brake can be applied using the full range up to the torque upper limit value. Note that either the processing based on the mechanical brake response time x and the speed reduction time DT1 or the processing based on the mechanical brake response time y and the speed reduction time DT2 can be omitted.

C.変形例:
以上、本発明のいくつかの実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、ソフトウェアによって実現した機能は、ハードウェアによって実現するものとしてもよく、その逆も可能である。そのほか、例えば、以下のような変形が可能である。
C. Variations:
As mentioned above, although several Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the meaning. For example, a function realized by software may be realized by hardware and vice versa. In addition, for example, the following modifications are possible.

上記実施例では、推定した回転速度と予め定められた閾値(回転速度)とを比較して第1の制動処理と第2の制動処理とのどちらを実行するかを判断した。これに対して、回転速度を推定してその回転速度に対応した制動トルクを求め、その制動トルクと予め定められた閾値(トルク)とを比較して第1の制動処理と第2の制動処理とのどちらを実行するかを判断してもよい。   In the above embodiment, it is determined whether to execute the first braking process or the second braking process by comparing the estimated rotation speed with a predetermined threshold (rotation speed). On the other hand, the first braking process and the second braking process are performed by estimating the rotational speed, obtaining a braking torque corresponding to the rotational speed, and comparing the braking torque with a predetermined threshold (torque). It may be determined which to execute.

上記実施例では、推定された回転速度が第1の閾値Th1と第2の閾値Th2との間の範囲内では、機械ブレーキを全く用いないこととした。これに対して、例えば、ダイナミックブレーキを作動させると共に、機械ブレーキを時分割的に作動させることで、制動トルクの時間的な平均値がトルク上限値TLを超えないように制御を行ってもよい。   In the above embodiment, the mechanical brake is not used at all when the estimated rotational speed is within the range between the first threshold Th1 and the second threshold Th2. On the other hand, for example, the dynamic brake is operated and the mechanical brake is operated in a time-sharing manner so that the temporal average value of the braking torque may be controlled so as not to exceed the torque upper limit value TL. .

10…ロボットシステム
100…ロボット本体
101…ベース部
102…ショルダ部
103…下アーム
104…上アーム
105…手首
106…フランジ部
110…サーボモータ
120…インバータ
130…電流検出器
140…駆動回路
150…機械ブレーキ
160…角度センサ
162…ロータリエンコーダ
164…角度変換器
170…減速機
200…ロボット制御装置
210…CPU
211…駆動制御部
212…異常検出部
213…異常停止制御部
214…回転速度推定部
216…ダイナミックブレーキ制御部
217…機械ブレーキ制御部
230…ROM
235…制御プログラム
240…RAM
245…軌跡データ
300…ティーチングペンダント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Robot system 100 ... Robot main body 101 ... Base part 102 ... Shoulder part 103 ... Lower arm 104 ... Upper arm 105 ... Wrist 106 ... Flange part 110 ... Servo motor 120 ... Inverter 130 ... Current detector 140 ... Drive circuit 150 ... Machine Brake 160 ... Angle sensor 162 ... Rotary encoder 164 ... Angle converter 170 ... Reducer 200 ... Robot controller 210 ... CPU
211 ... Drive control unit 212 ... Abnormality detection unit 213 ... Abnormal stop control unit 214 ... Rotational speed estimation unit 216 ... Dynamic brake control unit 217 ... Mechanical brake control unit 230 ... ROM
235 ... Control program 240 ... RAM
245 ... Track data 300 ... Teaching pendant

Claims (6)

サーボモータと前記サーボモータの回転角度を検出する角度センサと前記サーボモータを停止させるための機械ブレーキとを備えるロボットを制御するためのロボット制御装置であって、
前記角度センサから前記回転角度を取得し、該取得された回転角度に応じて前記サーボモータの駆動をフィードバック制御する駆動制御部と、
前記サーボモータの電気的変量に基づいて、前記サーボモータの回転速度を推定する推定部と、
前記角度センサの異常の有無を検出する異常検出部と、
前記サーボモータに対するダイナミックブレーキの作動を制御するダイナミックブレーキ制御部と、
前記角度センサの異常が検出された場合において、前記推定された回転速度において前記ダイナミックブレーキを作動させたと仮定した場合に該ダイナミックブレーキによって生じる制動トルクと、前記機械ブレーキを作動させたと仮定した場合に該機械ブレーキによって生じる制動トルクとのトルク合計値が、所定のトルク上限値を超える場合に、前記機械ブレーキを作動させずに前記ダイナミックブレーキを作動させる第1の制動処理を実行し、前記トルク合計値が前記トルク上限値以下の場合には、前記ダイナミックブレーキおよび前記機械ブレーキを作動させる第2の制動処理を実行する異常停止制御部と、
を備えるロボット制御装置。
A robot control device for controlling a robot comprising a servo motor, an angle sensor for detecting a rotation angle of the servo motor, and a mechanical brake for stopping the servo motor,
A drive control unit that obtains the rotation angle from the angle sensor and feedback-controls the drive of the servo motor according to the obtained rotation angle;
An estimation unit for estimating a rotation speed of the servo motor based on an electrical variable of the servo motor;
An abnormality detection unit for detecting the presence or absence of abnormality of the angle sensor;
A dynamic brake control unit for controlling the operation of a dynamic brake for the servo motor;
When abnormality of the angle sensor is detected, when it is assumed that the dynamic brake is operated at the estimated rotational speed, and the braking torque generated by the dynamic brake and the mechanical brake are operated When a torque total value with a braking torque generated by the mechanical brake exceeds a predetermined torque upper limit value, a first braking process for operating the dynamic brake without operating the mechanical brake is executed, and the torque total When the value is equal to or lower than the torque upper limit value, an abnormal stop control unit that executes a second braking process for operating the dynamic brake and the mechanical brake;
A robot control device comprising:
請求項1に記載のロボット制御装置であって、
前記異常停止制御部は、前記トルク合計値が前記トルク上限値を超える回転速度の範囲を予め記憶しており、前記推定された回転速度が前記範囲に入る場合に、前記第1の制動処理を実行し、前記推定された回転速度が前記範囲に入らない場合に、前記第2の制動処理を実行する、ロボット制御装置。
The robot control device according to claim 1,
The abnormal stop control unit stores in advance a rotational speed range in which the total torque value exceeds the torque upper limit value, and the first braking process is performed when the estimated rotational speed falls within the range. A robot controller that executes and executes the second braking process when the estimated rotational speed does not fall within the range.
請求項2に記載のロボット制御装置であって、
前記異常停止制御部は、前記推定された回転速度が前記範囲を超える回転速度の場合において、前記推定された回転速度が前記範囲内の回転速度にまで低下する見込みの時間を推定し、該推定された時間が、前記機械ブレーキの作動および解除に必要な時間よりも短い場合には、前記第2の制動処理の実行を取りやめ、前記第1の制動処理を実行する、ロボット制御装置。
The robot control device according to claim 2,
The abnormal stop control unit estimates a time during which the estimated rotation speed is expected to decrease to a rotation speed within the range when the estimated rotation speed exceeds the range, and the estimation A robot control device that cancels the execution of the second braking process and executes the first braking process when the set time is shorter than the time required to activate and release the mechanical brake;
請求項2または請求項3に記載のロボット制御装置であって、
前記異常停止制御部は、前記推定された回転速度が前記範囲内の回転速度の場合において、前記推定された回転速度が前記範囲よりも低い回転速度にまで低下する見込みの時間を推定し、該推定された時間が、前記機械ブレーキの作動に必要な時間よりも短くなった場合に、前記機械ブレーキの作動を開始させる、ロボット制御装置。
The robot control device according to claim 2 or 3, wherein
The abnormal stop control unit estimates a time when the estimated rotation speed is expected to decrease to a rotation speed lower than the range when the estimated rotation speed is a rotation speed within the range, A robot control device that starts the operation of the mechanical brake when the estimated time becomes shorter than the time required for the operation of the mechanical brake.
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のロボット制御装置であって、
前記トルク上限値は、前記サーボモータが接続される減速機が耐え得るトルクに基づいて予め定められている、ロボット制御装置。
The robot control device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
The robot control apparatus, wherein the torque upper limit value is determined in advance based on a torque that can be withstood by a reduction gear connected to the servo motor.
サーボモータと前記サーボモータの回転角度を検出する角度センサと前記サーボモータを停止させるための機械ブレーキとを備えるロボットの制御方法であって、
(a)前記角度センサから前記回転角度を取得し、該取得された回転角度に応じて前記サーボモータの駆動をフィードバック制御する工程と、
(b)前記角度センサの異常の有無を検出する工程と、
(c)前記角度センサの異常が検出された場合において、前記サーボモータの電気的変量に基づいて、前記サーボモータの回転速度を推定する工程と、
(d)前記推定された回転速度において前記サーボモータにダイナミックブレーキを作動させたと仮定した場合に該ダイナミックブレーキによって生じる制動トルクと、前記機械ブレーキを作動させたと仮定した場合に該機械ブレーキによって生じる制動トルクとのトルク合計値が、所定のトルク上限値を超える場合に、前記機械ブレーキを作動させずに前記ダイナミックブレーキを作動させる第1の制動処理を実行する工程と、
(e)前記トルク合計値が前記トルク上限値以下の場合に、前記ダイナミックブレーキおよび前記機械ブレーキを作動させる第2の制動処理を実行する工程と、
を備える制御方法。
A control method for a robot comprising a servo motor, an angle sensor for detecting a rotation angle of the servo motor, and a mechanical brake for stopping the servo motor,
(A) obtaining the rotation angle from the angle sensor, and feedback controlling the drive of the servo motor according to the obtained rotation angle;
(B) detecting the presence or absence of abnormality of the angle sensor;
(C) when an abnormality of the angle sensor is detected, estimating a rotation speed of the servo motor based on an electrical variable of the servo motor;
(D) braking torque generated by the dynamic brake when the servo motor is operated at the estimated rotational speed, and braking generated by the mechanical brake when the mechanical brake is operated. Executing a first braking process for operating the dynamic brake without operating the mechanical brake when a total torque value with a torque exceeds a predetermined torque upper limit value;
(E) executing a second braking process for operating the dynamic brake and the mechanical brake when the total torque value is equal to or less than the torque upper limit value;
A control method comprising:
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