JP2022182889A - 電源監視装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全性および信頼性の高い電源監視装置を提供すること。【解決手段】電源から供給された電力を用いて第1電源および第2電源を生成する電源生成回路と、第1電源および第2電源を監視し、監視結果に応じて第1電源監視信号および第2電源監視信号を生成する電源監視回路と、第1電源により駆動し、電源監視回路から入力された第2電源監視信号に基づいて、第2電源が正常であるか否かを判断する第1制御部と、ロボットアームを駆動するモーターへの通電を継断するリレーを有し、電源監視回路から入力された第1電源監視信号に基づいて、第1電源が正常であるか否かを判断する第2制御部と、を備え、第1制御部は、第2電源が異常であると判断した場合、リレーを断状態とする信号を第2制御部に出力し、第2制御部は、第1電源が異常であると判断した場合、リレーを断状態とすることを特徴とする電源監視装置。【選択図】図4
Description
本発明は、電源監視装置に関する。
例えば、特許文献1に示すように、ロボットの作動を制御する制御装置が知られている。特許文献1に記載されている制御装置は、ロボットの駆動制御用の制御信号を出力する制御部と、制御信号を入力としてロボットの駆動用のモーターを駆動する駆動部と、駆動部と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、ロボットシステムの異常を検知した場合に電源遮断部の接続状態を遮断状態に切り替える監視部と、を備えている。制御装置では、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。また、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遮断状態に切り替える指示を監視部に対して出力する。
しかしながら、特許文献1に開示されているような制御装置では、ロボットが危険状態に陥った際に、監視機能によりロボットを停止させることができるが、監視機能、停止機能自体が故障した場合には、安全が保障されない。
本発明の電源監視装置は、電源から供給された電力を用いて第1電源および第2電源を生成する電源生成回路と、
前記第1電源および前記第2電源を監視し、監視結果に応じて第1電源監視信号および第2電源監視信号を生成する電源監視回路と、
前記第1電源により駆動し、前記電源監視回路から入力された前記第2電源監視信号に基づいて、前記第2電源が正常であるか否かを判断する第1制御部と、
ロボットアームを駆動するモーターへの通電を継断するリレーを有し、前記電源監視回路から入力された前記第1電源監視信号に基づいて、前記第1電源が正常であるか否かを判断する第2制御部と、を備え、
前記第1制御部は、前記第2電源が異常であると判断した場合、前記リレーを断状態とする信号を前記第2制御部に出力し、
前記第2制御部は、前記第1電源が異常であると判断した場合、前記リレーを断状態とすることを特徴とする。
前記第1電源および前記第2電源を監視し、監視結果に応じて第1電源監視信号および第2電源監視信号を生成する電源監視回路と、
前記第1電源により駆動し、前記電源監視回路から入力された前記第2電源監視信号に基づいて、前記第2電源が正常であるか否かを判断する第1制御部と、
ロボットアームを駆動するモーターへの通電を継断するリレーを有し、前記電源監視回路から入力された前記第1電源監視信号に基づいて、前記第1電源が正常であるか否かを判断する第2制御部と、を備え、
前記第1制御部は、前記第2電源が異常であると判断した場合、前記リレーを断状態とする信号を前記第2制御部に出力し、
前記第2制御部は、前記第1電源が異常であると判断した場合、前記リレーを断状態とすることを特徴とする。
<第1実施形態>
図1は、本発明の電源監視装置の第1実施形態を備えるロボットシステムの全体構成を示す図である。図2は、図1に示すロボットシステムのブロック図である。図3は、図1に示す電源監視装置の一部のブロック図である。図4は、図1に示す電源監視装置の残部のブロック図である。図5は、図1に示す電源監視装置が実行する制御動作の一例を説明するためのフローチャートである。
図1は、本発明の電源監視装置の第1実施形態を備えるロボットシステムの全体構成を示す図である。図2は、図1に示すロボットシステムのブロック図である。図3は、図1に示す電源監視装置の一部のブロック図である。図4は、図1に示す電源監視装置の残部のブロック図である。図5は、図1に示す電源監視装置が実行する制御動作の一例を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の電源監視装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の+Z軸方向、すなわち、上側を「上」、-Z軸方向、すなわち、下側を「下」とも言う。また、ロボットアームについては、図1中の基台11側の端部を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター20側の端部を「先端」、また、エンドエフェクターおよび力検出部については、ロボットアーム10側の端部を「基端」、その反対側の端部を「先端」とも言う。また、図1中のZ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、X軸方向およびY軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。
図1および図2に示すように、ロボットシステム100は、ロボット1と、本発明の電源監視装置5を内蔵し、ロボット1を制御する制御装置3と、教示装置4と、を備える。
まず、ロボット1について説明する。
図1に示すロボット1は、本実施形態では単腕の6軸垂直多関節ロボットであり、基台11と、ロボットアーム10と、を有する。また、ロボットアーム10の先端部にエンドエフェクター20を装着することができる。エンドエフェクター20は、ロボット1の構成要件であってもよく、ロボット1の構成要件でなくてもよい。
図1に示すロボット1は、本実施形態では単腕の6軸垂直多関節ロボットであり、基台11と、ロボットアーム10と、を有する。また、ロボットアーム10の先端部にエンドエフェクター20を装着することができる。エンドエフェクター20は、ロボット1の構成要件であってもよく、ロボット1の構成要件でなくてもよい。
なお、ロボット1は、図示の構成に限定されず、例えば、双腕型の多関節ロボットであってもよい。また、ロボット1は、水平多関節ロボットであってもよい。
基台11は、ロボットアーム10を下側から駆動可能に支持する支持体であり、例えば工場内の床に固定されている。ロボット1は、基台11が中継ケーブル18を介して制御装置3と電気的に接続されている。なお、ロボット1と制御装置3との接続は、図1に示す構成のように有線による接続に限定されず、例えば、無線でのネットワークを介して接続されていてもよい。
本実施形態では、ロボットアーム10は、第1アーム12と、第2アーム13と、第3アーム14と、第4アーム15と、第5アーム16と、第6アーム17とを有し、これらのアームが基台11側からこの順に連結されている。なお、ロボットアーム10が有するアームの数は、6つに限定されず、例えば、1つ、2つ、3つ、4つ、5つまたは7つ以上であってもよい。また、各アームの全長等の大きさは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。
基台11と第1アーム12とは、関節171を介して連結されている。そして、第1アーム12は、基台11に対し、鉛直方向と平行な第1回動軸を回動中心とし、その第1回動軸回りに回動可能となっている。第1回動軸は、基台11が固定される床の法線と一致している。
第1アーム12と第2アーム13とは、関節172を介して連結されている。そして、第2アーム13は、第1アーム12に対し、水平方向と平行な第2回動軸を回動中心として回動可能となっている。第2回動軸は、第1回動軸に直交する軸と平行である。
第2アーム13と第3アーム14とは、関節173を介して連結されている。そして、第3アーム14は、第2アーム13に対して水平方向と平行な第3回動軸を回動中心として回動可能となっている。第3回動軸は、第2回動軸と平行である。
第3アーム14と第4アーム15とは、関節174を介して連結されている。そして、第4アーム15は、第3アーム14に対し、第3アーム14の中心軸方向と平行な第4回動軸を回動中心として回動可能となっている。第4回動軸は、第3回動軸と直交している。
第4アーム15と第5アーム16とは、関節175を介して連結されている。そして、第5アーム16は、第4アーム15に対して第5回動軸を回動中心として回動可能となっている。第5回動軸は、第4回動軸と直交している。
第5アーム16と第6アーム17とは、関節176を介して連結されている。そして、第6アーム17は、第5アーム16に対して第6回動軸を回動中心として回動可能となっている。第6回動軸は、第5回動軸と直交している。
また、第6アーム17は、ロボットアーム10の中で最も先端側に位置するロボット先端部となっている。この第6アーム17は、ロボットアーム10の駆動により、エンドエフェクター20ごと回動することができる。
ロボット1は、駆動部としてのモーターM1、モーターM2、モーターM3、モーターM4、モーターM5およびモーターM6と、エンコーダーE1、エンコーダーE2、エンコーダーE3、エンコーダーE4、エンコーダーE5およびエンコーダーE6とを備える。モーターM1は、関節171に内蔵され、基台11と第1アーム12とを相対的に回転させる。モーターM2は、関節172に内蔵され、第1アーム12と第2アーム13とを相対的に回転させる。モーターM3は、関節173に内蔵され、第2アーム13と第3アーム14とを相対的に回転させる。モーターM4は、関節174に内蔵され、第3アーム14と第4アーム15とを相対的に回転させる。モーターM5は、関節175に内蔵され、第4アーム15と第5アーム16とを相対的に回転させる。モーターM6は、関節176に内蔵され、第5アーム16と第6アーム17とを相対的に回転させる。
また、エンコーダーE1は、関節171に内蔵され、モーターM1の位置を検出する。エンコーダーE2は、関節172に内蔵され、モーターM2の位置を検出する。エンコーダーE3は、関節173に内蔵され、モーターM3の位置を検出する。エンコーダーE4は、関節174に内蔵され、モーターM4の位置を検出する。エンコーダーE5は、関節175に内蔵され、モーターM5の位置を検出する。エンコーダーE6は、関節176に内蔵され、モーターM6の位置を検出する。
エンコーダーE1~E6は、制御装置3と電気的に接続されており、モーターM1~モーターM6の位置情報、すなわち、回転量が制御装置3に電気信号として送信される。そして、この情報に基づいて、制御装置3は、モーターM1~モーターM6を、図2に示すモータードライバーD1~モータードライバーD6を介して駆動させる。すなわち、ロボットアーム10を制御するということは、モーターM1~モーターM6を制御することである。
また、ロボットアーム10に設けられた力検出部19の先端には、制御点CPが設定されている。制御点CPは、ロボットアーム10の制御を行う際の基準となる点のことである。ロボットシステム100では、ロボット座標系で制御点CPの位置を把握し、制御点CPが所望の位置に移動するようにロボットアーム10を駆動する。すなわち、制御点CPはエンドエフェクター20よりもロボットアーム10側に設定されている。なお、本実施形態においては、制御点CPは、力検出部19の先端に設定されているが、ロボット座標系の原点からの位置および姿勢が既知であれば、ロボットアーム10側のどの位置に設定されてもよい。例えば、ロボットアーム10の先端に設定されていてもよい。
また、ロボット1では、ロボットアーム10に、力を検出する力検出部19が着脱自在に設置される。そして、ロボットアーム10は、力検出部19が設置された状態で駆動することができる。力検出部19は、本実施形態では、6軸力覚センサーである。力検出部19は、互いに直交する3個の検出軸上の力の大きさと、当該3個の検出軸回りのトルクの大きさとを検出する。すなわち、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸の各軸方向の力成分と、X軸回りとなるW方向の力成分と、Y軸回りとなるV方向の力成分と、Z軸回りとなるU方向の力成分とを検出する。なお、本実施形態では、Z軸方向が鉛直方向となっている。また、各軸方向の力成分を「並進力成分」と言い、各軸回りの力成分を「トルク成分」と言うこともできる。また、力検出部19は、6軸力覚センサーに限定されず、他の構成のものであってもよい。
本実施形態では、力検出部19は、第6アーム17に設置されている。なお、力検出部19の設置箇所としては、第6アーム17、すなわち、最も先端側に位置するアームに限定されず、例えば、他のアームや、隣り合うアーム同士の間であってもよい。
力検出部19には、エンドエフェクター20を着脱可能に装着することができる。エンドエフェクター20は、本実施形態では、作業対象物に対してネジ締めを行うドライバーで構成される。また、エンドエフェクター20は、連結棒21を介して力検出部19に固定されている。図示の構成では、エンドエフェクター20は、その長手方向が、連結棒21の長手方向と交わる向きで設定されている。
なお、エンドエフェクター20としては、図示の構成に限定されず、例えば、レンチ、研磨機、研削機、切削機、ドライバー、レンチ等の工具であってもよく、把持、または、吸引により作業対象物を把持するハンドであってもよい。
また、ロボット座標系において、エンドエフェクター20の先端には、第1制御点であるツールセンターポイントTCPが設定される。ロボットシステム100では、ツールセンターポイントTCPの位置をロボット座標系で把握しておくことにより、ツールセンターポイントTCPを制御の基準とすることができる。
次に、制御装置3および教示装置4について説明する。
図1および図2に示すように、制御装置3は、本実施形態では、ロボット1と離れた位置に設置されている。ただし、この構成に限定されず、基台11に内蔵されていてもよい。また、制御装置3は、ロボット1の駆動を制御する機能を有し、前述したロボット1の各部と電気的に接続されている。制御装置3は、制御部31と、記憶部32と、通信部33と、電源監視装置5と、を有する。これらの各部は、例えばバスを介して相互に通信可能に接続されている。
図1および図2に示すように、制御装置3は、本実施形態では、ロボット1と離れた位置に設置されている。ただし、この構成に限定されず、基台11に内蔵されていてもよい。また、制御装置3は、ロボット1の駆動を制御する機能を有し、前述したロボット1の各部と電気的に接続されている。制御装置3は、制御部31と、記憶部32と、通信部33と、電源監視装置5と、を有する。これらの各部は、例えばバスを介して相互に通信可能に接続されている。
制御部31は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の少なくとも1つのプロセッサーで構成され、記憶部32に記憶されている各種プログラム等を読み出し、実行する。制御部31で生成された指令信号は、通信部33を介してロボット1に送信される。これにより、ロボットアーム10が所定の作業を実行することができる。
記憶部32は、制御部31が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部32としては、例えば、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリー、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。
通信部33は、例えば有線LAN(Local Area Network)、無線LAN等の外部インターフェースを用いてロボット1の各部および教示装置4との間でそれぞれ信号の送受信を行う。
電源監視装置5に関しては、後に詳述する。
電源監視装置5に関しては、後に詳述する。
次に、教示装置4について説明する。
図1および図2に示すように、教示装置4は、ロボットアーム10に対して動作プログラムを作成、入力したりする機能を有する。教示装置4は、制御部41と、記憶部42と、通信部43と、を有する。教示装置4としては、特に限定されず、例えば、タブレット、パソコン、スマートフォン、ティーチングペンダント等が挙げられる。
図1および図2に示すように、教示装置4は、ロボットアーム10に対して動作プログラムを作成、入力したりする機能を有する。教示装置4は、制御部41と、記憶部42と、通信部43と、を有する。教示装置4としては、特に限定されず、例えば、タブレット、パソコン、スマートフォン、ティーチングペンダント等が挙げられる。
制御部41は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の少なくとも1つのプロセッサーで構成され、記憶部42に記憶されている教示プログラム等の各種プログラムを読み出し、実行する。なお、教示プログラムは、教示装置4で生成されたものであってもよく、例えばCD-ROM等の外部記録媒体から記憶されたものであってもよく、ネットワーク等を介して記憶されたものであってもよい。
制御部41で生成された信号は、通信部43を介してロボット1の制御装置3に送信される。これにより、ロボットアーム10が所定の作業を所定の条件で実行したりすることができる。
記憶部42は、制御部41が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部42としては、例えば、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリー、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。
通信部43は、例えば有線LAN(Local Area Network)、無線LAN等の外部インターフェースを用いて制御装置3との間で信号の送受信を行う。
以上、ロボットシステム100について説明した。
以上、ロボットシステム100について説明した。
次に、電源監視装置5を、図4に示す回路図を用いて説明する。
電源監視装置5は、制御電源300と、電源遮断回路301と、電源生成回路302と、電源監視回路303と、安全リレー制御回路304と、安全リレー305と、アンプ回路306と、マイクロコンピューター307と、を有する。
電源監視装置5は、制御電源300と、電源遮断回路301と、電源生成回路302と、電源監視回路303と、安全リレー制御回路304と、安全リレー305と、アンプ回路306と、マイクロコンピューター307と、を有する。
制御電源300は、制御装置3の各部を駆動するための電源である。制御電源300により供給された電力は、制御装置3の各部に供給される。
電源遮断回路301は、制御電源300と電源生成回路302との間に設けられ、制御電源300から供給された電力により駆動するスイッチで構成される。電源遮断回路301は、電源監視回路303が出力した信号に基づいて制御電源300から電源生成回路302への通電を遮断する。すなわち、電源遮断回路301は、電源監視回路303が後述する第1電源監視信号および第2電源監視信号のうちの少なくとも一方を出力していなかった場合、電源としての制御電源300から電源生成回路302への通電を遮断する。
電源生成回路302は、電源生成回路302Aと、電源生成回路302Bと、電源生成回路302Cと、電源生成回路302Dと、を有する。電源生成回路302Aは、制御電源300から供給された電力を変圧して電源1を生成する。電源生成回路302Bは、電源生成回路302Aから供給された電力を変圧して電源2を生成する。電源生成回路302Cは、電源生成回路302Aから供給された電力を変圧して電源3を生成する。電源生成回路302Dは、電源生成回路302Aから供給された電力を変圧して電源4を生成する。
電源1および電源4は、第2電源であり、例えば、安全リレー305等の周辺回路を駆動する電力として用いられる。電源2および電源3は、第1電源であり、マイクロコンピューター307を駆動する電力として用いられる。電源1~電源4の電圧の大きさは、2つ、3つ、または、全てが同じであってもよく、全てが異なっていてもよい。
電源監視回路303は、電源1~電源4が正常か否かを監視する回路である。電源監視回路303には、電源1、電源2、電源3および電源4が入力される。そして、電源監視回路303は、入力された電源1、電源2、電源3および電源4が、それぞれ正常であるか否かを判断する。
具体的には、電源監視回路303は、電源1の電圧値が第1範囲以内であるか否かを判断し、電源2の電圧値が第2範囲以内であるか否かを判断し、電源3の電圧値が第3範囲以内であるか否かを判断し、電源4の電圧値が第4範囲以内であるか否かを判断する。第1範囲~第4範囲は、それぞれ、電源1~電源4の電圧値に応じで設定された上限値および下限値の組み合わせである。これらの値は、電圧値が正常とみなすことができる値であり、電源監視回路303のハードウェアで設定される。
また、電源監視回路303は、電源1の電圧値の判定結果に基づいて、電源1監視信号1を出力する。また、電源監視回路303は、電源2の電圧値の判定結果に基づいて、電源2監視信号1を出力する。また、電源監視回路303は、電源3の電圧値の判定結果に基づいて、電源3監視信号1を出力する。また、電源監視回路303は、電源4の電圧値の判定結果に基づいて、電源4監視信号1を出力する。
電源1監視信号1は、電源1が正常である電源1正常信号と、電源1が異常である電源1異常信号と、を含む。電源2監視信号1は、電源2が正常である電源2正常信号と、電源2が異常である電源2異常信号と、を含む。
電源3監視信号1は、電源3が正常である電源3正常信号と、電源3が異常である電源3異常信号と、を含む。電源4監視信号1は、電源4が正常である電源4正常信号と、電源4が異常である電源4異常信号と、を含む。
電源2正常信号および電源3正常信号は、第1電源正常信号に含まれる。電源2異常信号および電源3異常信号は、第1電源異常信号に含まれる。電源1正常信号および電源4正常信号は、第2電源正常信号に含まれる。電源1異常信号および電源4異常信号は、第2電源異常信号に含まれる。
電源1監視信号1および電源4監視信号1は、マイクロコンピューター307に入力され、電源2監視信号1および電源3監視信号1は、安全リレー制御回路304に入力される。
マイクロコンピューター307は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の少なくとも1つのプロセッサーで構成される。マイクロコンピューター307は、電源2および電源3により駆動し、電源監視回路303から入力された第2電源監視信号である電源1監視信号1および電源4監視信号1に基づいて、電源1および電源4が正常であるか否かを判断する第1制御部である。すなわち、マイクロコンピューター307は、入力された電源1監視信号1が、電源1正常信号であるか電源1異常信号であるかを判断するとともに、電源4監視信号1が、電源4正常信号であるか電源4異常信号であるかを判断する。そして、その判断結果に基づいて、安全リレー制御回路304に、判定結果の情報を含む信号を送信する。
具体的には、マイクロコンピューター307は、電源1正常信号および電源4正常信号の双方を受信した場合、安全リレー305を継状態とする信号を安全リレー制御回路304に送信する。一方、マイクロコンピューター307は、電源1異常信号および電源4異常信号のいずれかを受信した場合、安全リレー305を断状態とする信号を安全リレー制御回路304に送信する。
また、安全リレー制御回路304は、電源2および電源3の監視結果の信号を受信し、安全リレー305に動作信号を出力する。具体的には、安全リレー制御回路304は、電源監視回路303から入力された第1電源監視信号である電源2監視信号1および電源3監視信号1に応じて安全リレー305に動作信号を出力する。すなわち、安全リレー制御回路304は、入力された電源2監視信号1が、電源2正常信号であるか電源2異常信号であるか、また、電源3監視信号1が、電源3正常信号であるか電源3異常信号であるかに従い、安全リレー305に動作信号を出力する。
また、安全リレー制御回路304は、電源1および電源4の監視結果に基づいてマイクロコンピューター307が判断した判定結果の情報を含む信号を受信して、安全リレー305の作動を制御する。
また、安全リレー制御回路304は、マイクロコンピューター307から電源1正常信号および電源4正常信号の双方を受信し、かつ、電源2および電源3が正常である信号を受信した場合、安全リレー305を継状態とする。そして、安全リレー制御回路304は、電源2または電源3が異常である信号を受信した場合、安全リレー305を断状態とする。
また、安全リレー制御回路304は、マイクロコンピューター307から電源1正常信号および電源4正常信号の双方を受信し、かつ、電源2正常信号および電源3正常信号を受信した場合、安全リレー305を継状態とする。そして、安全リレー制御回路304は、マイクロコンピューター307から電源1異常信号または電源4異常信号の双方を受信するか、または、電源2異常信号または電源3異常信号を受信した場合、安全リレー305を断状態とする。
このようなマイクロコンピューター307および安全リレー制御回路304により、制御部31が構成される。
アンプ回路306は、モーター駆動電源308から入力された電力を増幅してモーターM1~モーターM6に出力する。
安全リレー305は、モーター駆動電源308とアンプ回路306との間に設けられ、通電条件を制御されることにより開閉するスイッチを有する。具体的には、安全リレー305は、ロボットアーム10を駆動するモーターM1~モーターM6への通電を継断する。すなわち、安全リレー305は、モーターM1~モーターM6への通電を許容する継状態と断状態とをとり得る。
安全リレー305は、モーター駆動電源308とアンプ回路306との間に設けられ、通電条件を制御されることにより開閉するスイッチを有する。具体的には、安全リレー305は、ロボットアーム10を駆動するモーターM1~モーターM6への通電を継断する。すなわち、安全リレー305は、モーターM1~モーターM6への通電を許容する継状態と断状態とをとり得る。
ここで、従来のように、電源1~電源4が正常か異常かの判断を、全て、マイクロコンピューター307が行う場合、マイクロコンピューター307を駆動する電源2および電源3が異常であると、マイクロコンピューター307が判断を行うことができず、安全リレー305を断状態とする信号を生成することができない。これに対し、前述したように、電源監視装置5では、電源2および電源3が正常であるか否かの判断を、マイクロコンピューター307が行うのではなく、安全リレー制御回路304が行う。これにより、電源2および電源3に異常が生じた場合であっても、安全リレー305を断状態とする信号を生成することができる。よって、電源監視装置5の安全性および信頼性をより高めることができる。
このように、電源監視装置5は、電源である制御電源300から供給された電力を用いて第1電源である電源2、電源3、および、第2電源である電源1、電源4を生成する電源生成回路302と、電源1~電源4を監視し、監視結果に応じて、第1電源監視信号である電源2監視信号1、電源3監視信号1、および、第2電源監視信号である電源1監視信号1、電源4監視信号1を生成する電源監視回路303と、電源2および電源3により駆動し、電源監視回路303から入力された電源1監視信号1および電源4監視信号1に基づいて、電源1および電源4が正常であるか否かを判断する第1制御部であるマイクロコンピューター307と、ロボットアーム10を駆動するモーターM1~モーターM6への通電を継断するリレーである安全リレー305を有し、電源監視回路303から入力された電源2監視信号1および電源3監視信号1に基づいて、電源2、3が正常であるか否かを判断する第2制御部である安全リレー制御回路304と、を備える。そして、マイクロコンピューター307は、電源1、4が異常であると判断した場合、安全リレー305を断状態とする信号を安全リレー制御回路304に出力し、安全リレー制御回路304は、電源2、3が異常であると判断した場合、安全リレー305を断状態とする。これにより、電源2および電源3に異常が生じた場合であっても、安全リレー305を断状態とする信号を生成することができる。よって、ロボットシステム100の安全性および信頼性をより高めることができる。
また、第1電源監視信号は、第1電源である電源2および電源3が正常である第1電源正常信号としての電源2正常信号および電源3正常信号と、電源2および電源3が異常である第1電源異常信号としての電源2異常信号および電源3異常信号と、を含み、第2制御部である安全リレー制御回路304は、電源2正常信号および電源3正常信号を受信した場合、リレーである安全リレー305を継状態とし、電源2異常信号および電源3異常信号を受信した場合、安全リレー305を断状態とする。これにより、第1電源に異常が発生した場合、モーターM1~モーターM6に電力が供給されるのを阻止することができる。よって、ロボットシステム100の安全性および信頼性をより高めることができる。
また、第2電源監視信号は、第2電源である電源1および電源4が正常である第2電源正常信号としての電源1正常信号および電源4正常信号と、電源1および電源4が異常である第2電源異常信号としての電源1異常信号および電源4異常信号と、を含み、第1制御部であるマイクロコンピューター307は、電源1正常信号および電源4正常信号を受信した場合、安全リレー305を継状態とする信号を安全リレー制御回路304に出力し、第2電源異常信号である電源1異常信号および電源4異常信号のうちの少なくとも一方を受信した場合、安全リレー305を断状態とする信号を安全リレー制御回路304に出力する。これにより、第2電源に異常が発生した場合、モーターM1~モーターM6に電力が供給されるのを阻止することができる。よって、ロボットシステム100の安全性および信頼性をより高めることができる。
また、前述したように、電源監視装置5は、電源監視回路303が出力した信号に基づいて制御電源300から電源生成回路302への通電を遮断する。すなわち、電源監視装置5は、電源監視回路303が後述する第1電源監視信号および第2電源監視信号のうちの少なくとも一方を出力していなかった場合、電源としての制御電源300から電源生成回路302への通電を遮断する電源遮断回路301を備える。これにより、例えば、電源1~電源4のうちのいずれかが入力されていなかった場合、異常が生じていると見做し、電源遮断回路301を断状態とすることができる。よって、ロボットシステム100の安全性および信頼性をさらに高めることができる。
次に、電源監視装置5の制御動作の一例について説明する。
まず、電源1に異常が生じた場合について説明する。
まず、電源1に異常が生じた場合について説明する。
まず、ステップS101において、電源監視回路303が電源1の異常を検知したか否かを判断する。本ステップにおける判断は、電源1の電圧値が所定範囲内に収まっているか否かに基づいて行われる。ステップS101において、電源監視回路303が電源1の異常を検知したと判断した場合、電源遮断回路301を動作させる。ステップS101において、電源監視回路303が電源1の異常を検知していないと判断した場合、後述するステップS105に移行する。
次いで、ステップS103において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断したか否かを判断する。本ステップにおける判断は、電源1の電圧値が所定範囲内に収まっているか否かに基づいて行われる。ステップS103において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断したと判断した場合、ステップS104において、回路動作を停止する。すなわち、マイクロコンピューター307および安全リレー制御回路304の作動を停止する。これにより、ロボット1を強制的に停止させることができる。
ステップS103において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断していないと判断した場合、ステップS105において、電源監視回路303が出力した電源1異常信号がマイクロコンピューター307に入力される。これにより、ステップS106において、安全リレー制御回路304が、安全リレー305を遮断する。よって、ステップS107において、ロボット1を強制的に停止させることができる。
なお、電源2が異常であった場合、ステップS101において、電源監視回路303が電源2の異常を検知し、ステップS105において、安全リレー制御回路304に電源2異常信号が入力される。その他の制御は、上記と同様である。
また、電源3が異常であった場合、ステップS101において、電源監視回路303が電源3の異常を検知し、ステップS105において、安全リレー制御回路304に電源3異常信号が入力される。その他の制御は、上記と同様である。
また、電源4が異常であった場合、ステップS101において、電源監視回路303が電源4の異常を検知し、ステップS105において、マイクロコンピューター307に電源4異常信号が入力される。その他の制御は、上記と同様である。
このように、電源監視装置5によれば、電源1~電源4のいずれに異常が生じた場合であっても、マイクロコンピューター307または安全リレー制御回路304のいずれかの作動を停止させることができ、ロボットシステム100の安全性および信頼性を高めることができる。
<第2実施形態>
図6は、第2実施形態にかかる電源制御装置の回路図の一部である。図7は、第2実施形態にかかる電源制御装置の回路図の一部である。図8は、第2実施形態にかかる電源制御装置が実行する制御動作の一例を説明するためのフローチャートである。
図6は、第2実施形態にかかる電源制御装置の回路図の一部である。図7は、第2実施形態にかかる電源制御装置の回路図の一部である。図8は、第2実施形態にかかる電源制御装置が実行する制御動作の一例を説明するためのフローチャートである。
以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図6に示すように、電源監視回路303は、二重化されている。すなわち、電源監視装置5は、電源監視回路303と、電源監視回路303’とを有する。電源生成回路302で生成された電源1~電源4は、電源監視回路303と、電源監視回路303’との双方にそれぞれ入力される。
そして、電源監視回路303は、電源1監視信号1、電源2監視信号1、電源3監視信号1および電源4監視信号1を出力する。電源監視回路303’は、電源1監視信号2、電源2監視信号2、電源3監視信号2および電源4監視信号2を出力する。これらの信号は、第1実施形態で説明したように、電源1~電源4が正常か否かを示す信号である。
このように、電源監視回路は、多重化、本実施形態では、二重化されている。これにより、電源監視回路303および電源監視回路303’のいずれかに不具合が生じたとしても、電源1~電源4が正常か否かを判断することができる。なお、本実施形態としては、多重化の一例として二重化である場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、三重化以上であってもよい。
また、図7に示すように、電源監視装置5は、マイクロコンピューター307と、マイクロコンピューター307’と、を有する。マイクロコンピューター307およびマイクロコンピューター307’には、それぞれ、電源2および電源3が入力され、マイクロコンピューター307およびマイクロコンピューター307’は、それぞれ、電源2および電源3で駆動する。
また、マイクロコンピューター307およびマイクロコンピューター307’には、それぞれ、電源1監視信号1、電源1監視信号2、電源4監視信号1および電源4監視信号2が入力される。そして、これらの信号に基づいて、電源1および電源4が正常か否かを判断する。
このように、第1制御部であるマイクロコンピューターは、多重化、本実施形態では、二重化されている。これにより、マイクロコンピューター307およびマイクロコンピューター307’のいずれかに不具合が生じたとしても、電源1および電源4が正常か否かを判断することができる。なお、本実施形態としては、多重化の一例として二重化である場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、三重化以上であってもよい。
また、電源監視装置5は、安全リレー制御回路304と、安全リレー制御回路304’と、安全リレー305と、安全リレー305’と、を有する。
また、安全リレー制御回路304は、電源2および電源3の監視結果の信号を受信し、安全リレー305に動作信号を出力する。具体的には、安全リレー制御回路304は、電源監視回路303から入力された電源2監視信号2が、電源2正常信号であるか電源2異常信号であるか、また、電源3監視信号2が電源3正常信号であるか電源3異常信号であるかに応じて、安全リレー305’に動作信号を出力する。
また、安全リレー制御回路304’は、電源2および電源3の監視結果の信号を受信し、安全リレー305’に動作信号を出力する。具体的には、安全リレー制御回路304’は、電源監視回路303から入力された電源2監視信号1が、電源2正常信号であるか電源2異常信号であるか、また、電源3監視信号1が電源3正常信号であるか電源3異常信号であるかに応じて、安全リレー305’に動作信号を出力する。
このように、第2制御部である安全リレー制御回路は、多重化、本実施形態では、二重化されている。これにより、安全リレー制御回路304および安全リレー制御回路304’のいずれかに不具合が生じたとしても、電源2および電源3が正常か否かを判断することができる。なお、本実施形態としては、多重化の一例として二重化である場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、三重化以上であってもよい。
次に、図8に示すフローチャートを用いて、本実施形態の電源監視装置5の制御動作について説明する。
まず、電源1に異常が生じた場合について説明する。
まず、電源1に異常が生じた場合について説明する。
まず、ステップS201において、電源監視回路303(電源監視回路1)が電源1の異常を検知したか否かを判断する。本ステップにおける判断は、電源1の電圧値が所定範囲内に収まっているか否かに基づいて行われる。ステップS201において、電源監視回路303が電源1の異常を検知したと判断した場合、ステップS202において、電源遮断回路301を動作させる。ステップS201において、電源監視回路303が電源1の異常を検知していないと判断した場合、後述するステップS206に移行する。
次いで、ステップS203において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断したか否かを判断する。ステップS203において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断したと判断した場合、ステップS204において、回路動作を停止する。
また、ステップS201とともに、ステップS205において、電源監視回路303’(電源監視回路2)が電源1の異常を検知したか否かを判断する。本ステップにおける判断は、電源1の電圧値が所定範囲内に収まっているか否かに基づいて行われる。ステップS205において、電源監視回路303’が電源1の異常を検知したと判断した場合、ステップS202において、電源遮断回路301を動作させる。ステップS205において、電源監視回路303’が電源1の異常を検知していないと判断した場合、後述するステップS209に移行する。
ステップS206では、電源監視回路303’(電源監視回路2)が電源遮断回路301を動作させる。次いで、ステップS207において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断したか否かを判断する。ステップS207において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断したと判断した場合、ステップS204に移行する。一方、ステップS207において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断していないと判断した場合、ステップS208に移行する。
なお、ステップS205において、電源監視回路303’(電源監視回路2)が電源1の異常を検知していないと判断した場合、ステップS209において、電源監視回路303(電源監視回路1)が電源遮断回路301を動作させる。次いで、ステップS210において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断したか否かを判断する。ステップS210において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断したと判断した場合、ステップS204に移行する。一方、ステップS210において、電源遮断回路301が制御電源300を遮断していないと判断した場合、ステップS208に移行する。
ステップS208では、電源遮断回路301が動作しないと判定し、ステップS211において、マイクロコンピューター307(マイクロコンピューター1)に電源1異常信号が入力される。次いで、ステップS212において、安全リレー305(安全リレー1)を遮断するか否かを判断する。ステップS212において、安全リレー305を遮断すると判断した場合、ステップS213において、ロボット1を停止する。
なお、ステップS212において、安全リレー305(安全リレー1)を遮断しないと判断した場合、ステップS216において、安全リレー305(安全リレー1)を遮断し、ステップS213に移行する。
また、ステップS211とともに、ステップS214において、マイクロコンピューター307’(マイクロコンピューター2)に電源1異常信号が入力される。次いで、ステップS215において、安全リレー305’(安全リレー2)を遮断するか否かを判断する。ステップS215において、安全リレー305’を遮断すると判断した場合、ステップS213において、ロボット1を停止する。
なお、ステップS215において、安全リレー305’(安全リレー2)を遮断しないと判断した場合、ステップS217において、安全リレー305’(安全リレー2)を遮断し、ステップS213に移行する。
なお、電源2が異常であった場合、ステップS201において、電源監視回路303が電源2の異常を検知し、ステップS205において、電源監視回路303’が電源2の異常を検知し、ステップS211において、安全リレー制御回路304に電源2異常信号が入力され、ステップS214において、安全リレー制御回路304’に電源2異常信号が入力される。その他の制御は、上記と同様である。
また、電源3が異常であった場合、ステップS201において、電源監視回路303が電源3の異常を検知し、ステップS205において、電源監視回路303’が電源3の異常を検知し、ステップS211において、安全リレー制御回路304に電源3異常信号が入力され、ステップS214において、安全リレー制御回路304’に電源3異常信号が入力される。その他の制御は、上記と同様である。
また、電源4が異常であった場合、ステップS201において、電源監視回路303が電源4の異常を検知し、ステップS205において、電源監視回路303’が電源4の異常を検知し、ステップS211において、マイクロコンピューター307(マイクロコンピューター1)に電源4異常信号が入力され、ステップS214において、マイクロコンピューター307’(マイクロコンピューター2)に電源4異常信号が入力される。その他の制御は、上記と同様である。
このように、電源監視装置5によれば、電源1~電源4のいずれに異常が生じた場合であっても、マイクロコンピューター307または安全リレー制御回路304のいずれかの作動を停止させることができ、ロボットシステム100の安全性および信頼性を高めることができる。また、各部が二重化されているため、ロボットシステム100の安全性および信頼性をさらに高めることができる。
以上、本発明の電源監視装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
1…ロボット、3…制御装置、4…教示装置、5…電源監視装置、10…ロボットアーム、11…基台、12…第1アーム、13…第2アーム、14…第3アーム、15…第4アーム、16…第5アーム、17…第6アーム、18…中継ケーブル、19…力検出部、20…エンドエフェクター、21…連結棒、31…制御部、32…記憶部、33…通信部、41…制御部、42…記憶部、43…通信部、100…ロボットシステム、171…関節、172…関節、173…関節、174…関節、175…関節、176…関節、300…制御電源、301…電源遮断回路、302…電源生成回路、302A…電源生成回路、302B…電源生成回路、302C…電源生成回路、302D…電源生成回路、303…電源監視回路、304…安全リレー制御回路、305…安全リレー、306…アンプ回路、307…マイクロコンピューター、308…モーター駆動電源、CP…制御点、D1…モータードライバー、D2…モータードライバー、D3…モータードライバー、D4…モータードライバー、D5…モータードライバー、D6…モータードライバー、E1…エンコーダー、E2…エンコーダー、E3…エンコーダー、E4…エンコーダー、E5…エンコーダー、E6…エンコーダー、M1…モーター、M2…モーター、M3…モーター、M4…モーター、M5…モーター、M6…モーター、TCP…ツールセンターポイント
Claims (7)
- 電源から供給された電力を用いて第1電源および第2電源を生成する電源生成回路と、
前記第1電源および前記第2電源を監視し、監視結果に応じて第1電源監視信号および第2電源監視信号を生成する電源監視回路と、
前記第1電源により駆動し、前記電源監視回路から入力された前記第2電源監視信号に基づいて、前記第2電源が正常であるか否かを判断する第1制御部と、
ロボットアームを駆動するモーターへの通電を継断するリレーを有し、前記電源監視回路から入力された前記第1電源監視信号に基づいて、前記第1電源が正常であるか否かを判断する第2制御部と、を備え、
前記第1制御部は、前記第2電源が異常であると判断した場合、前記リレーを断状態とする信号を前記第2制御部に出力し、
前記第2制御部は、前記第1電源が異常であると判断した場合、前記リレーを断状態とすることを特徴とする電源監視装置。 - 前記第1電源監視信号は、前記第1電源が正常である第1電源正常信号と、前記第1電源が異常である第1電源異常信号と、を含み、
前記第2制御部は、前記第1電源正常信号を受信した場合、前記リレーを継状態とし、前記第1電源異常信号を受信した場合、前記リレーを断状態とする請求項1に記載の電源監視装置。 - 前記第2電源監視信号は、前記第2電源が正常である第2電源正常信号と、前記第2電源が異常である第2電源異常信号と、を含み、
前記第1制御部は、前記第2電源正常信号を受信した場合、前記リレーを継状態とする信号を前記第2制御部に出力し、前記第2電源異常信号を受信した場合、前記リレーを断状態とする信号を前記第2制御部に出力する請求項1または2に記載の電源監視装置。 - 前記電源監視回路が前記第1電源監視信号および前記第2電源監視信号のうちの少なくとも一方を出力していなかった場合、前記電源から前記電源生成回路への通電を遮断する電源遮断回路を備える請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電源監視装置。
- 前記第1制御部は、多重化されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電源監視装置。
- 前記第2制御部は、多重化されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電源監視装置。
- 前記電源監視回路は、多重化されている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電源監視装置。
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JP2021090668A JP2022182889A (ja) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 電源監視装置 |
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JP2021090668A Pending JP2022182889A (ja) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 電源監視装置 |
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2021
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