JP2017094446A - Robot control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の回転部と、前記各回転部の回転軸を駆動するモータとを有するロボットを備えるロボットシステムを構成するロボット制御装置に関する。 The present invention relates to a robot control apparatus that constitutes a robot system including a robot having a plurality of rotating units and a motor that drives a rotating shaft of each rotating unit.
この種の制御装置としては、下記特許文献1に見られるように、モータの駆動制御用の制御信号を出力する制御部と、外部電源から第1〜第3の電磁接触器を介して電力が供給されることにより動作可能に構成され、制御部から出力された制御信号を入力としてモータを駆動する駆動部とを備えるものが知られている。制御部は、回転軸の回転位置を検出するエンコーダからの位置データに基づいて、ロボットの異常の有無を監視する機能を有している。制御部は、ロボットの異常を検知した場合、第1の電磁接触器を導通状態から遮断状態に切り替える。これにより、外部電源から駆動部への給電が遮断され、ロボットが停止させられる。 As this type of control device, as can be seen in the following Patent Document 1, electric power is supplied from a control unit that outputs a control signal for driving control of a motor and an external power source through first to third electromagnetic contactors. A device that is configured to be operable by being supplied and includes a drive unit that drives a motor with a control signal output from the control unit as an input is known. The control unit has a function of monitoring the presence or absence of an abnormality of the robot based on position data from an encoder that detects the rotational position of the rotary shaft. A control part switches a 1st electromagnetic contactor from a conduction | electrical_connection state to a interruption | blocking state, when abnormality of a robot is detected. As a result, power supply from the external power source to the drive unit is interrupted, and the robot is stopped.
上記制御装置は、さらに、制御部から完全に独立した監視部を備えている。監視部は、上記エンコーダからの位置データに基づいて、ロボットの異常の有無を監視する機能を有している。監視部は、ロボットの異常を検知した場合、第2,第3の電磁接触器を導通状態から遮断状態に切り替える。これにより、外部電源から駆動部への給電が遮断され、ロボットが停止させられる。 The control device further includes a monitoring unit that is completely independent from the control unit. The monitoring unit has a function of monitoring the presence or absence of abnormality of the robot based on the position data from the encoder. When the monitoring unit detects an abnormality of the robot, the monitoring unit switches the second and third electromagnetic contactors from the conduction state to the cutoff state. As a result, power supply from the external power source to the drive unit is interrupted, and the robot is stopped.
このように、下記特許文献1に記載の制御装置では、制御部及び監視部のそれぞれが独立してロボットの異常の有無を監視することにより、ロボットの停止を保証している。すなわち、特許文献1に記載の制御装置では、監視部が設けられない場合も考慮して、制御部だけでもロボットの停止を保証できるようにしている。 As described above, in the control device described in Patent Document 1 below, the control unit and the monitoring unit independently monitor the presence or absence of abnormality of the robot, thereby guaranteeing the stop of the robot. That is, in the control device described in Patent Document 1, it is possible to guarantee the stop of the robot only with the control unit in consideration of the case where the monitoring unit is not provided.
製造ラインにおけるロボットの動作領域に作業者が立ち入ることを防止するために、動作領域を安全防護柵で囲う安全対策が従来から講じられている。ここで近年、製品製造の効率化等を図るべく、製造ラインにおいてロボット及び作業者が協調して作業を行うことも考えられている。この場合、安全防護柵を設置しないこともあり得るため、安全防護柵に代わる安全対策を講じる必要がある。この安全対策を講じるために、監視部が制御装置の必須の構成となる。 In order to prevent an operator from entering the operation area of the robot in the production line, safety measures have been conventionally taken to enclose the operation area with a safety protection fence. In recent years, it has been considered that a robot and an operator work together in a production line in order to improve the efficiency of product production. In this case, since there is a possibility that the safety protection fence is not installed, it is necessary to take safety measures in place of the safety protection fence. In order to take this safety measure, the monitoring unit is an essential component of the control device.
上記特許文献1に記載の制御装置では、監視部とともに、監視部から独立した制御部もロボットの異常の有無を監視し、異常検知時に給電を遮断している。このため、ロボットに異常が生じていない場合であっても、制御部に異常が生じたときには、ロボットの動作中に第1の電磁接触器が制御部によって不用意に切り替え操作されるおそれがある。その結果、監視部による第2,第3の電磁接触器の遮断とは別に、制御部により第1の電磁接触器の遮断が行われる。遮断が行われると、モータが停止するにあたり、制御部による制御を離れた状態でモータの減速処理が行われることとなる。制御部による制御を離れた状況下においては、制御部による制御下では発生しないようなロボットの動作がなされることがある。このような動作は、制御部による制御下における通常の制御動作とは異なる事が多いため、ロボットの予期せぬ動作となることがある。ロボットが予期せぬ動作を行うと、ロボットと協調して作業を行う作業者に不安を与えるおそれがある。したがって、監視部によるロボットの安全な停止に影響を及ぼすおそれがある。 In the control device described in Patent Document 1, a control unit that is independent of the monitoring unit as well as the monitoring unit monitors whether there is an abnormality in the robot, and interrupts power supply when an abnormality is detected. For this reason, even if no abnormality has occurred in the robot, if an abnormality occurs in the control unit, the first electromagnetic contactor may be inadvertently switched by the control unit during the operation of the robot. . As a result, the first electromagnetic contactor is blocked by the control unit separately from the blocking of the second and third electromagnetic contactors by the monitoring unit. When the shut-off is performed, when the motor is stopped, the motor deceleration process is performed in a state where control by the control unit is left. In a situation where control by the control unit is away from the control unit, a robot operation that does not occur under the control of the control unit may be performed. Such an operation is often different from a normal control operation under the control of the control unit, and may be an unexpected operation of the robot. If the robot performs an unexpected motion, there is a risk of anxiety for the worker who works in cooperation with the robot. Therefore, there is a possibility of affecting the safe stop of the robot by the monitoring unit.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ロボットシステムに異常が生じた場合であっても、監視部によるロボットの安全な停止を保証できるロボット制御装置を提供することを主たる目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above problem, and it is a main object of the present invention to provide a robot control device that can guarantee a safe stop of a robot by a monitoring unit even when an abnormality occurs in a robot system. It is the purpose.
第1の発明は、複数の回転部と、前記各回転部の回転軸を駆動するモータとを有するロボットを備えるロボットシステムを構成し、前記ロボットを駆動制御するロボット制御装置において、前記ロボットの駆動制御用の制御信号を出力する制御部と、外部電源から電力が供給されることにより動作可能に構成され、前記制御部から出力された前記制御信号を入力として前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部と前記外部電源との間の電気的な接続状態を導通状態及び遮断状態のいずれかに切り替える電源遮断部と、前記ロボットシステムの異常の有無を監視する機能を有し、前記ロボットシステムの異常を検知した場合、前記電源遮断部の接続状態を前記導通状態から前記遮断状態に切り替えるように前記電源遮断部を切り替え操作する監視部と、を備え、前記制御部が前記電源遮断部を直接切り替え操作できないように前記ロボット制御装置が構成されており、前記制御部は、前記ロボットシステムの異常の有無を監視する機能を有し、前記ロボットシステムの異常を検知した場合、前記電源遮断部の接続状態を前記導通状態から前記遮断状態に切り替える指示を前記監視部に対して出力することを特徴とする。 1st invention comprises the robot system provided with the robot which has a some rotation part and the motor which drives the rotating shaft of each said rotation part, The robot control apparatus which drives and controls the said robot WHEREIN: The drive of the said robot A control unit that outputs a control signal for control; and a drive unit configured to be operable by being supplied with electric power from an external power source and driving the motor with the control signal output from the control unit as an input; A power cutoff unit that switches an electrical connection state between the driving unit and the external power source to either a conduction state or a cutoff state; and a function of monitoring whether the robot system is abnormal or not. When the abnormality is detected, the power cutoff unit is switched to switch the connection state of the power cutoff unit from the conduction state to the cutoff state. The robot control device is configured so that the control unit cannot directly switch the power shut-off unit, and the control unit has a function of monitoring whether there is an abnormality in the robot system. And when abnormality of the said robot system is detected, the instruction | indication which switches the connection state of the said power supply interruption | blocking part from the said conduction | electrical_connection state to the said interruption | blocking state is output with respect to the said monitoring part, It is characterized by the above-mentioned.
上記発明において、監視部は、ロボットシステムの異常の有無を監視する機能を有している。監視部は、ロボットシステムの異常を検知した場合、電源遮断部の接続状態を導通状態から遮断状態に切り替えるように電源遮断部を切り替え操作する。これにより、外部電源から駆動部への給電が遮断され、ロボットが停止させられる。また上記発明において、制御部は、ロボットシステムの異常の有無を監視する機能を有している。制御部は、ロボットシステムの異常を検知した場合、電源遮断部の接続状態を導通状態から遮断状態に切り替える指示を監視部に対して出力する。切り替え指示が監視部に入力されることにより、監視部が最終的に電源遮断部の接続状態を遮断状態に切り替える。これにより、外部電源から駆動部への給電が遮断され、ロボットが停止させられる。 In the above invention, the monitoring unit has a function of monitoring whether there is an abnormality in the robot system. When the monitoring unit detects an abnormality in the robot system, the monitoring unit switches the power cutoff unit so as to switch the connection state of the power cutoff unit from the conduction state to the cutoff state. As a result, power supply from the external power source to the drive unit is interrupted, and the robot is stopped. In the above invention, the control unit has a function of monitoring whether there is an abnormality in the robot system. When detecting an abnormality in the robot system, the control unit outputs an instruction to switch the connection state of the power supply cutoff unit from the conduction state to the cutoff state to the monitoring unit. When the switching instruction is input to the monitoring unit, the monitoring unit finally switches the connection state of the power cutoff unit to the cutoff state. As a result, power supply from the external power source to the drive unit is interrupted, and the robot is stopped.
ここで、監視部が最終的に電源遮断部の接続状態を遮断状態に切り替える構成は、上記発明のロボット制御装置が、制御部が電源遮断部を直接切り替え操作できないように構成されているために設けられている。つまり、例えば上記特許文献1のように制御部が電源遮断部を切り替え操作できる従来の構成においては、電源遮断部の接続状態を遮断状態に切り替えるべき状況下において、制御部自身が誤動作することにより、接続状態が導通状態に維持されるように制御部の制御がなされ、電源遮断部の接続状態を遮断状態に切り替えることができなくなるといった問題が生じるおそれがある。これに対し上記発明では、制御部が電源遮断部の切り替え操作を直接実施できないため、そのような問題が発生しない。このため上記発明によれば、制御部に異常が生じた場合であっても、電源遮断部が制御部によって不用意に切り替え操作されることを防止できる。このため上記発明によれば、監視部によるロボットの安全な停止を保証することができる。 Here, the configuration in which the monitoring unit finally switches the connection state of the power cut-off unit to the cut-off state is because the robot control device of the above invention is configured so that the control unit cannot directly switch the power cut-off unit. Is provided. That is, for example, in the conventional configuration in which the control unit can switch the power cut-off unit as described in Patent Document 1, the control unit itself malfunctions in a situation where the connection state of the power cut-off unit should be switched to the cut-off state. The control unit is controlled so that the connection state is maintained in the conductive state, and there is a possibility that the connection state of the power cutoff unit cannot be switched to the cutoff state. On the other hand, in the said invention, since a control part cannot perform switching operation of a power-supply-cutoff part directly, such a problem does not generate | occur | produce. For this reason, according to the said invention, even if it is a case where abnormality arises in a control part, it can prevent that a power supply interruption | blocking part is inadvertently switched by the control part. For this reason, according to the said invention, the safe stop of the robot by a monitoring part can be ensured.
また上記発明によれば、電源遮断部への切り替え指示及び電源遮断部による遮断処理の進行にかかる時間の間において、制御部による制御下でモータの停止処理を行わせることもできる。このため、ロボットの予期せぬ動作が発生する期間を減らすことができる。また、電源遮断部への切り替え指示及び電源遮断部による遮断処理の進行にかかる期間は、モータ停止開始の初期段階であるのでモータ動作量が大きい。したがって、モータ動作量が大きい時にモータの停止処理を行うことにより、ロボットの予期せぬ大きな動作を抑制することができ、ロボットシステムの安全をより高めることができる。 Moreover, according to the said invention, the motor stop process can also be performed under control by a control part between the time concerning the switch instruction | indication to a power-supply-cutoff part and the progress of the interruption process by a power supply interruption | blocking part. For this reason, it is possible to reduce a period during which an unexpected motion of the robot occurs. Further, since the period for the switching instruction to the power shut-off unit and the progress of the shut-off process by the power shut-off unit is an initial stage of the motor stop start, the motor operation amount is large. Therefore, by performing the motor stop process when the motor operation amount is large, an unexpected large operation of the robot can be suppressed, and the safety of the robot system can be further improved.
さらに上記発明によれば、ロボット制御装置の安全性に係る部分について、第三者機関の認証を得るための作業を容易化することができる。つまり、第三者機関の認証対象範囲には、電源遮断部を切り替え操作する構成が含まれる。このため上記特許文献1に記載の制御装置では、電磁接触器を直接切り替え操作する制御部を改良した場合、その改良が、監視部によりロボットを安全に停止させる機能に影響がないと立証するための作業負荷が大きくなるおそれがある。これに対し、上記発明では、制御部が電源遮断部を直接切り替え操作できないように構成されているため、制御部を改良した場合であっても、その改良が監視部によるロボットの安全な停止に影響しないと立証することが容易となる。したがって上記発明によれば、制御部を改良した場合において、認証を得るための作業を容易化することができ、認証を得るための作業負荷を低減することができる。 Furthermore, according to the said invention, the operation | work for obtaining the certification | authentication of a third party organization about the part which concerns on the safety | security of a robot control apparatus can be facilitated. In other words, the authentication target range of the third party organization includes a configuration for switching the power cutoff unit. For this reason, in the control device described in Patent Document 1, when the control unit that directly switches the electromagnetic contactor is improved, it is proved that the improvement does not affect the function of safely stopping the robot by the monitoring unit. There is a risk that the workload of On the other hand, in the above invention, since the control unit is configured not to directly switch the power shut-off unit, even when the control unit is improved, the improvement is a safe stop of the robot by the monitoring unit. It becomes easy to prove that it does not affect. Therefore, according to the said invention, when improving a control part, the operation | work for obtaining authentication can be facilitated and the workload for obtaining authentication can be reduced.
第2の発明は、前記制御部は、前記ロボットの異常を検知した場合、さらに、前記制御信号として前記ロボットの停止用の信号を前記駆動部に対して出力することを特徴とする。 In a second aspect of the present invention, when the control unit detects an abnormality of the robot, the control unit further outputs a signal for stopping the robot as the control signal to the drive unit.
上記発明では、ロボットの異常が検知された場合、さらにロボットの停止用の信号を制御部から駆動部に対して出力する。このため、ロボットを停止させる手段を2重化することができる。しかも上記発明では、駆動部への給電を遮断することによりロボットを停止させる以外に、ロボットを制御により停止させることも可能となる。なお、ロボットの停止用の信号として、ロボットに所定の動作を実行させながら停止させる信号を採用することもできる。 In the above invention, when a robot abnormality is detected, a signal for stopping the robot is further output from the control unit to the drive unit. For this reason, the means for stopping the robot can be doubled. Moreover, in the above invention, in addition to stopping the robot by cutting off the power supply to the drive unit, the robot can also be stopped by control. Note that a signal for stopping the robot while performing a predetermined operation may be employed as the signal for stopping the robot.
第3の発明は、前記制御部及び前記監視部のそれぞれは、互いに異常の有無を監視する機能を有しており、前記監視部は、前記制御部の異常を検知した場合、前記電源遮断部の接続状態を前記導通状態から前記遮断状態に切り替えるように前記電源遮断部を切り替え操作し、前記制御部は、前記監視部の異常を検知した場合、前記制御信号として前記ロボットの停止用の信号を前記駆動部に対して出力することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, each of the control unit and the monitoring unit has a function of monitoring the presence or absence of an abnormality, and the monitoring unit detects the abnormality of the control unit, When the control unit detects an abnormality of the monitoring unit, a signal for stopping the robot is used as the control signal when switching the power cutoff unit so as to switch the connection state from the conduction state to the cutoff state. Is output to the drive unit.
上記発明では、監視部及び制御部のうちいずれかに異常が生じた場合であっても、ロボットを停止させることができる。また、監視部に異常が生じた場合であっても、制御部が電源遮断部を直接切り替えるのではなく、ロボットの停止用の信号によりロボットを停止させることができる。 In the above invention, the robot can be stopped even when an abnormality occurs in either the monitoring unit or the control unit. Further, even when an abnormality occurs in the monitoring unit, the control unit can stop the robot by a signal for stopping the robot, instead of directly switching the power cutoff unit.
第4の発明は、前記ロボットシステムには、前記回転軸の回転位置情報を検出する回転検出部が備えられ、前記制御部は、前記回転検出部により検出された前記回転位置情報とその指令情報との偏差が所定量以上になったと判定した場合、前記ロボットに異常が生じていることを検知し、前記ロボットの異常を検知した場合、前記電源遮断部の接続状態を前記導通状態から前記遮断状態に切り替える指示を前記監視部に対して出力することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the robot system includes a rotation detection unit that detects rotation position information of the rotation shaft, and the control unit detects the rotation position information detected by the rotation detection unit and its command information. If the deviation of the robot is determined to be greater than or equal to a predetermined amount, it is detected that an abnormality has occurred in the robot, and when the abnormality of the robot is detected, the connection state of the power shut-off unit is changed from the conduction state to the cutoff state. An instruction to switch to a state is output to the monitoring unit.
上記発明では、制御部は、回転検出部により検出された回転位置情報とその指令情報との偏差が所定量以上になったと判定した場合、ロボットの異常を検知する。ロボットに異常が生じると、ロボットの駆動制御ができなくなって上記偏差が大きくなるため、上記発明によれば、ロボットの異常を精度よく検知することができる。 In the above invention, the control unit detects an abnormality of the robot when it is determined that the deviation between the rotational position information detected by the rotation detection unit and the command information is a predetermined amount or more. If an abnormality occurs in the robot, the drive control of the robot becomes impossible and the deviation becomes large. Therefore, according to the invention, the abnormality of the robot can be detected with high accuracy.
以下、ロボット制御装置を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るロボットは、例えば産業用ロボットとして機械組立工場などの組立システムにて用いられる。 Hereinafter, an embodiment embodying a robot control device will be described with reference to the drawings. The robot according to the present embodiment is used in an assembly system such as a machine assembly factory as an industrial robot, for example.
まず、図1を用いて、本実施形態に係るロボットシステムの概要について説明する。 First, the outline of the robot system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図1に示すように、ロボットシステムを構成するロボット10は、複数の回転部と、各回転部を互いに連結する関節とを備えている。本実施形態に係るロボット10は、6軸の垂直多関節型ロボットとして構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ロボット10は、床等に固定される固定部11と、その固定部11の上方に設けられる第1回転部12とを有している。ロボット10のアームは、第1回転部12に加え、下アーム13、上アーム14、手首部15、及びハンド部16を有している。第1回転部12は、アームの両端部のうちアーム先端部とは反対側の根元部に相当する。第1回転部12は、鉛直方向に延びる第1軸線J1を回転中心として水平方向に回転可能になっている。
The
第1回転部12には、水平方向に延びる第2軸線J2を回転中心として、時計回り方向又は反時計回り方向に回転可能に第2回転部としての下アーム13の下端部が連結されている。下アーム13の上端部には、上アーム14が、水平方向に延びる第3軸線J3を回転中心として、時計回り方向又は反時計回り方向に回転可能に連結されている。上アーム14は、基端側(回転の際に第3軸線J3を回転中心とする関節側)と先端側とで2つのアーム部に分割されて構成されており、基端側は第3回転部としての第1上アーム14A(第3回転部)、先端側は第4回転部としての第2上アーム14B(第4回転部)となっている。第2上アーム14Bは、上アーム14の長手方向に延びる第4軸線J4を回転中心として、第1上アーム14Aに対してねじり方向に回転可能になっている。
The first
第2上アーム14Bの先端部には、第5回転部としての手首部15が設けられている。手首部15は、水平方向に延びる第5軸線J5を回転中心として、第2上アーム14Bに対して回転可能になっている。手首部15の先端部には、ワークやツール等を取り付けるための第6回転部としてのハンド部16が設けられている。ハンド部16は、その中心線である第6軸線J6を回転中心として、ねじり方向に回転可能になっている。なお、ハンド部16の中心点16aであるTCP(Tool Center Point)が制御点として設定されている。
A
ロボット10の各回転部は、それぞれに対応して設けられるモータ41(図2参照)により駆動される。モータ41は、正逆両方向の回転が可能であり、モータ41の駆動により原点位置を基準として各回転部が駆動される。
Each rotating part of the
ロボットシステムは、さらに、ロボット10を制御するコントローラ20と、コントローラ20に電気的に接続されたティーチングペンダント30とを備えている。ティーチングペンダント30は、CPU、ROM、及びRAMを含むマイクロコンピュータ、各種の手動操作キー、並びにディスプレイ等を備えている。ペンダント30は、コントローラ20と通信可能となっている。オペレータは、ペンダント30を手動操作して、ロボット10の動作プログラムの作成、修正、登録、各種パラメータの設定を行うことができる。動作プログラムの修正等を行うティーチングでは、作業において制御点であるTCPが通過する教示点を教示する。そして、オペレータは、コントローラ20を介して、ティーチングされた動作プログラムに基づきロボット10を動作させることができる。
The robot system further includes a
続いて、図2を用いて、ロボットシステムの電気的構成について説明する。 Next, the electrical configuration of the robot system will be described with reference to FIG.
コントローラ20は、外部の電源40を電力供給源としてモータ41を駆動する駆動部21を備えている。本実施形態において、駆動部21は、直流電圧を交流電圧に変換し、3相モータ41のステータ巻線に印加する3相インバータを含むインテリジェントパワーモジュール(IPM)として構成されている。なお、モータ41及びインバータは、ロボット10の各回転部のそれぞれに対応して個別に設けられている。
The
コントローラ20は、電源40と駆動部21とを接続する電気経路上に設けられた電源遮断部22を備えている。本実施形態では、電源遮断部22として、コンタクタ(電磁接触器)を用いている。電源遮断部22は、その接続状態が導通状態とされることにより電源40と駆動部21との間を電気的に接続し、その接続状態が遮断状態とされることにより電源40と駆動部21との間を電気的に遮断する。なお、電源40と駆動部21とを接続する電気経路上であってコントローラ20の外部の電気経路上には、この電気経路を手動操作により導通状態及び遮断状態のいずれかに切り替える非常停止スイッチが設けられている。
The
コントローラ20は、モータ41の駆動制御を行う制御部23を備えている。制御部23は、マイクロプロセッサを主体として構成され、また、モータ41の回転位置情報を検出する回転検出部としてのエンコーダ42の出力信号を取得可能に構成されている。エンコーダ42は、各モータ41に対応して個別に設けられている。制御部23は、各モータ41の制御量(例えば回転速度)をその指令値に制御すべく、駆動部21に対して制御信号であるPWM信号を出力する。
The
コントローラ20は、ロボット10及び制御部23の異常の有無を監視する監視部24を備えている。監視部24は、エンコーダ42の出力信号を取得可能に構成されている。監視部24は、ロボット10及び制御部23のうち少なくとも一方の異常を検知した場合、電源遮断部22を導通状態から遮断状態に切り替える。本実施形態では、コントローラ20において監視部24のみが電源遮断部22を直接切り替え操作できるようにコントローラ20が構成されている。このため、制御部23は、電源遮断部22を直接切り替え操作できない。すなわち本実施形態では、制御部23と電源遮断部22とは信号線により直接接続されていない。
The
なお本実施形態において、制御部23及び監視部24のそれぞれは、互いに異常の有無を監視し合う機能を有している。また本実施形態では、制御部23、監視部24、電源遮断部22及び駆動部21が共通の筐体20aに収容されている。
In the present embodiment, each of the
制御部23が電源遮断部22を直接切り替え操作できない構成は、制御部23に異常が生じた場合にロボット10が予期せぬ動作を行うことを防止するために設けられている。つまり、制御部23が電源遮断部22を直接切り替え操作できる構成では、制御部23に異常が生じた場合において、ロボット10の動作中に電源遮断部22が制御部23によって不用意に切り替え操作されるおそれがある。具体的には、例えば、制御部23によって電源遮断部22が不用意に遮断状態に切り替えられるおそれがある。この場合、ロボット10が予期せぬ動作を行い、ロボット10と協調して作業を行う作業者に不安を与えるおそれがある。また例えば、導通状態及び遮断状態が交互に繰り返されるように制御部23によって電源遮断部22が切り替え操作されるおそれがある。この場合、ロボット10が予期せぬ動作を行うことに加えて、電源遮断部22が溶着するおそれもある。
The configuration in which the
こうした問題を解決すべく、制御部23が電源遮断部22を直接切り替え操作できないようにコントローラ20が構成されている。以下、コントローラ20が行う処理のうち、異常検知に係る制御部23及び監視部24の処理について説明する。
In order to solve such a problem, the
まず、図3を用いて、制御部23の処理について説明する。この処理は、制御部23により例えば所定周期で繰り返し実行される。
First, the process of the
この一連の処理では、まずステップS10において、ロボット10及び監視部24のうち少なくとも一方の異常が検知されたか否かを判定する。以下、ロボット10及び監視部24のそれぞれの異常検知手法について説明する。
In this series of processing, first, in step S10, it is determined whether or not at least one abnormality of the
ロボット10の異常検知手法について説明すると、本実施形態では、エンコーダ42により検出された回転位置情報に基づく回転軸の回転角度とその指令角度との偏差が所定量以上になったと判定した場合、ロボット10の異常が検知されたと判定する。なお、指令角度とは、例えば、ロボット10の駆動制御がPTP制御で行われる場合、PTP制御により定められる各回転軸の指令回転角度のことであり、駆動制御がCP制御で行われる場合、制御点の指令値を逆変換処理することにより算出される各回転軸の回転角度のことである。
The abnormality detection method of the
一方、監視部24の異常検知手法について説明すると、本実施形態では、ウォッチドックタイマに基づいて監視部24の異常を検知する。
On the other hand, an abnormality detection method of the
ステップS10において異常検知されたと判定した場合には、ステップS11に進み、電源遮断部22の接続状態を導通状態から遮断状態に切り替える指示を監視部24に対して出力する。これにより、電源40から駆動部21への給電が遮断される。また、駆動部21に対するPWM信号の出力を停止する。これにより、ロボット10の駆動制御を停止させる。
If it is determined in step S10 that an abnormality has been detected, the process proceeds to step S11, and an instruction to switch the connection state of the
続いて図4を用いて、監視部24の処理について説明する。この処理は、監視部24により例えば所定周期で繰り返し実行される。
Next, processing of the
この一連の処理では、まずステップS20において、ロボット10及び制御部23のうち少なくとも一方に異常が検知されたか否かを判定する。ここでロボット10の異常検知手法は、先の図3のステップS10で説明した手法と同じ手法を用いればよい。また、制御部23の異常検知手法は、先の図3のステップS10で説明したように、ウォッチドックタイマに基づく異常検知手法を採用すればよい。
In this series of processes, first, in step S20, it is determined whether or not an abnormality has been detected in at least one of the
ステップS20において異常が検知されたと判定した場合には、ステップS21に進み、通電操作により電源遮断部22を導通状態から遮断状態に切り替える。これにより、電源40から駆動部21への給電が遮断される。
When it determines with abnormality being detected in step S20, it progresses to step S21 and switches the power supply interruption | blocking
一方、ステップS20において異常が検知されないと判定した場合には、ステップS22に進み、電源遮断部22を遮断状態に切り替える指示が制御部23からあったか否かを判定する。ステップS22において肯定判定した場合には、ステップS21に進み、電源遮断部22を導通状態から遮断状態に切り替える。
On the other hand, if it is determined in step S20 that no abnormality has been detected, the process proceeds to step S22, and it is determined whether or not the
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。 The embodiment described in detail above has the following advantages.
ロボットシステムにおいて監視部24のみが電源遮断部22を直接切り替え操作できるようにコントローラ20が構成されている。制御部23は、ロボット10及び監視部24のうち少なくとも一方の異常を検知した場合、電源遮断部22の接続状態を導通状態から遮断状態に切り替える指示を監視部24に対して出力する。切り替え指示が監視部24に入力されることにより、監視部24が最終的に電源遮断部22の接続状態を遮断状態に切り替える。これにより、電源40から駆動部21への給電が遮断され、ロボット10が停止させられる。このような構成によれば、制御部23に異常が生じた場合であっても、電源遮断部22が制御部23によって不用意に切り替え操作されることを防止できる。したがって、ロボット10と協調作業を行う作業者に不安を与えることなく、監視部24によるロボット10の安全な停止を保証することができる。
In the robot system, the
さらに、コントローラ20の安全性に係る部分について、第三者機関の認証を得るための作業を容易化することができる。つまり、第三者機関の認証対象範囲には、電源遮断部22を直接切り替え操作する構成が含まれる。本実施形態では、制御部23が電源遮断部22を直接切り替え操作できないように構成されているため、制御部23を改良した場合であっても、その改良が電源遮断部22を直接切り替え操作する監視部24に影響しない。したがって本実施形態によれば、制御部23を改良した場合において、認証を得るための作業を容易化することができ、認証を得るための作業負荷を低減することができる。
Furthermore, the operation | work for obtaining the certification | authentication of a 3rd party organization about the part which concerns on the safety | security of the
認証を得るには、監視部24に対して個別に電源遮断部22を設ける必要がある。ここで、上記特許文献1に記載の制御装置は、制御部及び第1,第2監視部に対して個別に電源遮断部を設けることにより、3つの電磁接触器を備える必要がある。これに対し、本実施形態では、制御部23が電源遮断部22を直接切り替え操作しないため、監視部24に対してのみ電源遮断部22を設ければよい。これにより、電源遮断部22の数を削減することができる。
In order to obtain authentication, it is necessary to provide the
制御部23は、ロボット10の異常を検知した場合、駆動部21に対するPWM信号の出力を停止した。このため、監視部24により電源遮断部22が遮断状態に切り替えられる構成とあわせて、ロボット10を停止させる手段を2重化することができる。
When detecting an abnormality of the
制御部23及び監視部24のそれぞれは、エンコーダ42の回転位置情報に基づき算出された回転角度とその指令角度との偏差が所定量以上になったと判定した場合、ロボット10に異常が生じていることを検知した。この検知手法は、各回転軸の回転角度がロボット10の各回転部の動作状態を精度よく把握できるパラメータであるため、信頼性の高い異常検知手法である。このため本実施形態では、ロボット10に異常が生じたことを精度よく検知することができる。
When each of the
制御部23及び監視部24のそれぞれは、互いに異常の有無を監視する機能を有している。監視部24は、制御部23の異常を検知した場合、電源遮断部22の接続状態を導通状態から遮断状態に切り替えるように電源遮断部22を切り替え操作した。制御部23は、監視部24の異常を検知した場合、駆動部21に対するPWM信号の出力を停止した。この構成によれば、監視部24及び制御部23のうちいずれに異常が生じた場合であっても、ロボット10を停止させることができる。
Each of the
(その他の実施形態)
なお、上記実施形態を以下のように変更して、実施することもできる。
(Other embodiments)
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
・上記実施形態において、制御部23及び監視部24による異常検知対象に、ロボット10に加えて、電源遮断部22等、ロボットシステムの他の構成部品を含めてもよい。
In the above embodiment, the abnormality detection target by the
・制御部23及び監視部24によるロボット10の異常検知手法としては、上記実施形態に示したものに限らない。例えば、回転位置情報に基づき算出された現在の制御点が所定の動作範囲からはずれたと判定された場合や、回転位置情報に基づき算出された現在の回転軸の回転速度が規定速度以上であると判定された場合に、ロボット10の異常を検知してもよい。
-The abnormality detection method of the
・先の図3のステップS10で肯定判定された場合、ロボット10にダイナミックブレーキをかけながらロボット10を停止させるようなPWM信号を出力してもよい。なお、ダイナミックブレーキとは、モータ41のステータ巻線及び駆動部21のインバータのスイッチを含む閉回路を形成するようにインバータを操作することにより、モータ41を減速停止させるものである。
If a positive determination is made in step S10 of FIG. 3, a PWM signal that stops the
また、図3のステップS10で肯定判定された場合、ロボット10の回転部が作業者から離れるような動作をロボット10に実行させながらロボット10を停止させるPWM信号を出力してもよい。具体的には例えば、予め定められた作業者の作業スペースからロボット10の中心点16aが離れるように第1回転部12を第1軸線J1まわりに旋回させながらロボット10を停止させるPWM信号を出力すればよい。なお、作業者の作業スペースに係る情報は、例えばコントローラ20のメモリに予め記憶される。
In addition, when an affirmative determination is made in step S10 of FIG. 3, a PWM signal that stops the
・上記実施形態において、監視部24を複数設けてもよい。この場合、各監視部が共通の電源遮断部を切り替え操作するようにしてもよいし、各監視部に対して個別に設けられた電源遮断部を各監視部が切り替え操作するようにしてもよい。
In the above embodiment, a plurality of
・上記実施形態において、制御部23は、ロボット10の異常を検知した場合、PWM信号の出力を停止しなくてもよい。
In the above embodiment, the
・電源遮断部22としては、コンタクタに限らず、例えばIGBT等の半導体スイッチであってもよい。
The
・上記実施形態において、駆動部21が筐体20aに収容されていなくてもよく、少なくとも、電源遮断部22、制御部23及び監視部24が筐体20aに収容されていればよい。
In the above embodiment, the
・ロボットとしては、垂直多関節型のものに限らず、例えば水平多関節型のものを採用してもよい。 The robot is not limited to a vertical articulated type, but may be a horizontal articulated type, for example.
10…ロボット、20…コントローラ、21…駆動部、22…電源遮断部、23…制御部、24…監視部、41…モータ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ロボットの駆動制御用の制御信号を出力する制御部と、
外部電源から電力が供給されることにより動作可能に構成され、前記制御部から出力された前記制御信号を入力として前記モータを駆動する駆動部と、
前記駆動部と前記外部電源との間の電気的な接続状態を導通状態及び遮断状態のいずれかに切り替える電源遮断部と、
前記ロボットシステムの異常の有無を監視する機能を有し、前記ロボットシステムの異常を検知した場合、前記電源遮断部の接続状態を前記導通状態から前記遮断状態に切り替えるように前記電源遮断部を切り替え操作する監視部と、を備え、
前記制御部が前記電源遮断部を直接切り替え操作できないように前記ロボット制御装置が構成されており、
前記制御部は、前記ロボットシステムの異常の有無を監視する機能を有し、前記ロボットシステムの異常を検知した場合、前記電源遮断部の接続状態を前記導通状態から前記遮断状態に切り替える指示を前記監視部に対して出力することを特徴とするロボット制御装置。 In a robot control device comprising a robot having a plurality of rotating units and a motor that drives a rotating shaft of each rotating unit, and driving and controlling the robot,
A control unit for outputting a control signal for driving control of the robot;
A drive unit configured to be operable by power supplied from an external power source, and driving the motor with the control signal output from the control unit as an input;
A power cutoff unit that switches an electrical connection state between the driving unit and the external power source to either a conduction state or a cutoff state;
The function of monitoring whether there is an abnormality in the robot system, and when the abnormality of the robot system is detected, the power cutoff unit is switched to switch the connection state of the power cutoff unit from the conduction state to the cutoff state. A monitoring unit for operation,
The robot control device is configured so that the control unit cannot directly switch the power shut-off unit,
The control unit has a function of monitoring the presence or absence of an abnormality of the robot system, and when detecting an abnormality of the robot system, an instruction to switch the connection state of the power cut-off unit from the conduction state to the interruption state. A robot controller characterized by outputting to a monitoring unit.
前記監視部は、前記制御部の異常を検知した場合、前記電源遮断部の接続状態を前記導通状態から前記遮断状態に切り替えるように前記電源遮断部を切り替え操作し、
前記制御部は、前記監視部の異常を検知した場合、前記制御信号として前記ロボットの停止用の信号を前記駆動部に対して出力する請求項1又は2に記載のロボット制御装置。 Each of the control unit and the monitoring unit has a function of monitoring each other for the presence or absence of an abnormality,
When the monitoring unit detects an abnormality of the control unit, the monitoring unit switches the power cutoff unit so as to switch the connection state of the power cutoff unit from the conduction state to the cutoff state,
The robot control device according to claim 1, wherein the control unit outputs a signal for stopping the robot as the control signal to the driving unit when detecting an abnormality of the monitoring unit.
前記制御部は、前記回転検出部により検出された前記回転位置情報とその指令情報との偏差が所定量以上になったと判定した場合、前記ロボットに異常が生じていることを検知し、前記ロボットの異常を検知した場合、前記電源遮断部の接続状態を前記導通状態から前記遮断状態に切り替える指示を前記監視部に対して出力する請求項1〜3のいずれか1項に記載のロボット制御装置。 The robot system includes a rotation detection unit that detects rotation position information of the rotation shaft,
When the control unit determines that the deviation between the rotation position information detected by the rotation detection unit and the command information is a predetermined amount or more, the control unit detects that an abnormality has occurred in the robot, and the robot The robot control device according to any one of claims 1 to 3, wherein when an abnormality is detected, an instruction to switch the connection state of the power shut-off unit from the conductive state to the shut-off state is output to the monitoring unit. .
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