JP3231122B2 - ロボット制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製造設備のロボットや
自動機器などの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットは、ユーザ側からの入力を行な
うためのパソコンなどを含む端末装置と、ロボットを動
作させるためのユーザプログラムを保持し、ロボット各
部の動作を指令するロボットコントローラと、ロボット
コントローラからの指令によって所定の動作をなす機構
部とからなっている。そして、ロボットには、物品を搬
送するロボットや物品を組み立てるロボットなど、種々
の働きをするロボットがあり、これらをコンベアなどと
組み合わせることにより、製造ラインが形成される。

【０００３】かかるロボットにおいては、各機構部の動
作はロボットコントローラのユーザプログラムによって
支配されており、例えば、物品搬送ロボットにおいて、
物品の平面上のＸ，Ｙ軸方向の移動や物品の上下方向
（Ｚ軸方向）の移動が、ユーザプログラムによるロボッ
トコントローラからの指令により、所定の順序で行なわ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、例えば
物品搬送ロボットにおいては、通常動作時、ロボットコ
ントローラのプログラムにより、物品をつかむ部材（ヘ
ッド）をＸ，Ｙ軸方向に移動させる際には、まず、この
ヘッドをＺ軸方向に移動させて上昇させるようにしてい
るが、簡略型の安価な搬送ロボットでは、ヘッドのＺ軸
方向移動部材としてエアシリンダで代用させるものがあ
る。一方、ロボットを動作させる前にヘッドを所定位置
に移動させ、そこから動作を開始させたい場合がある。
ロボットでは、通常、これを可能とするために、ユーザ
が端末器から移動コマンドを入力し（ティーチング）、
これでもってヘッドを移動させることができるようにし
ている。

【０００５】ところが、このティーチング時では、ヘッ
ドの移動とは別に、エアシリンダの動作のためのコマン
ドが必要である。このため、ティーチング時、ヘッドが
降下した状態にあるのにヘッドを上昇させるコマンドを
入力せず、ヘッドの移動コマンドだけを入力したときに
は、ヘッドのティーチングによるＸ，Ｙ軸の移動によ
り、ヘッドがコンベアやその上に乗せられたワーク（製
品）などにぶつかってしまい、破損するというような事
故が生ずることもあった。ユーザプログラムが作動して
いるときには、ヘッドが移動するとき、このユーザプロ
グラムによって必ずヘッドが持ち上げられてから移動を
開始するので問題はないが、ティーチング時では、ユー
ザプログラムが動いていないので、上記のような問題が
生ずる。

【０００６】また、ロボットでは、ユーザプログラムの
エラーなどによって誤動作や危険な状態となるのを回避
するために、センサからの入力やユーザのオペレータ操
作により、ユーザプログラムの実行を禁止させる非常停
止制御が行なえるようにしている。しかし、製造ライン
などにおけるように、複数のロボットが設備され、これ
らが互いに関連した動作を行なう場合、これらの１つに
でもかかる非常停止制御があると、次のような不工合な
問題が生ずる。

【０００７】例えば、いま、ロボットＡ，Ｂがあって、
ロボットＢが前工程ロボットＡに製品を送るように要求
を出すと、ロボットＡがロボットＢに製品をコンベアに
よって送るものとする。そこで、ロボットＢからロボッ
トＡへの製品要求信号がオンの状態でロボットＢに非常
停止制御があったとすると、従来では、ロボットＢのユ
ーザプログラムの全ても停止してしまい、Ｉ／Ｏ制御も
できなくなって、ロボットＡの製品送り制御の停止やコ
ンベアの停止ができなくなる。このため、動作しないロ
ボットＢにロボットＡから製品が送られてきてしまい、
コンベアから製品があふれたりするし、また、ロボット
Ｂのヘッドがコンベア上に降下した状態でロボットＢが
非常停止すると、コンベアで移動されてくる製品がヘッ
ドと衝突してしまい、不良品が発生したりする。

【０００８】また、非常停止制御によってユーザプログ
ラムの実行が停止すると、これと同時にＸ，Ｙ軸駆動用
のモータの励磁が切れて、これらモータがサーボフリー
状態となる。このため、例えばヘッドの移動中にかかる
非常停止制御があったとすると、メカの慣性により、ヘ
ッドはそのまま移動し続けて移動端まで移動してしま
い、移動端の部材に衝突してしまう。このようなことが
生ずると、メカに位置ずれが生じ、ヘッドの位置精度が
低下してしまう。逆に、非常停止制御後も上記モータの
励磁を切らないようにしたとすると、ヘッドがワークな
どを挾んだまま停止してしまい、メカやサーボ系に負担
がかかって各部の損傷を招くことになる。

【０００９】本発明の目的は、かかる問題を解消し、テ
ィーチング時や非常停止時での障害を防止することがで
きるようにしたロボット制御方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【００１１】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため
に、 本発明は、非常停止コマンドの入力とともにユーザ
プログラムの実行が禁止され、移動部材を駆動するモー
タの励磁が中止されるロボットの制御方法において、該
非常停止コマンドの入力とともに該モータが回転してい
る所定期間出力される信号とサーボ制御部から出力され
るサーボ信号との論理和から該モータを励磁するための
励磁信号を形成し、該励磁信号を該モータのドライバに
供給することにより、該非常停止コマンドが入力されて
該サーボ信号の出力が禁止された後、さらに、該所定期
間該モータを励磁し続け、該モータが停止した後、該モ
ータへの励磁を解除するようにする。

【００１２】そして、さらに、上記ロボットは、ユーザ
プログラムの実行によって動作するとともに、他のロボ
ットなどの他の機器への動作指令信号を出力して該他の
機器と関連した動作を行なうものであって、非常停止時
用制御プログラムを設け、ユーザによる前記非常停止コ
マンドによって該非常停止時用制御プログラムを実行
し、該他の機器への該動作指令信号の出力を停止させる

【００１３】

【００１４】

【作用】 モ ータの回転中に非常停止コマンドがあって、
ユーザプログラムの実行が停止しても、さらに、このモ
ータが励磁され続けることになり、これによってモータ
は必ず停止することになるし、また、モータが停止する
と、このモータへの励磁が解除され、メカやサーボ系の
過負荷がなくなる。

【００１５】そして、他の機器へ動作指令信号を送って
いるときに、非常停止コマンドが端末器から供給される
と、かかる動作指令信号を送っている状態のままユーザ
プログラムが停止してしまうが、これとともに、非常停
止時用制御プログラムが実行され、かかる動作指令信号
の出力が停止される。これにより、他の機器の動作も停
止する。従って、例えば、他のロボットからコンベアに
よってワークが送られてくる場合、非常停止コマンドが
入力されるとともに、他のロボットやコンベアも停止し
てしまい、不良品の発生などの不具合が防止できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は本発明によるロボット制御方法の一実施例を
説明するためのロボットコントローラを示すブロック図
であって、１は記憶部，２はコマンド実行部，３はＩ／
Ｏ制御部，４は移動制御部，５はエアシリンダ，６はセ
ンサ，７はモータ，８は端末器である。

【００１７】同図において、記憶部１には、ロボットの
動作を行なわせるためのユーザプログラムと移動時用Ｉ
／Ｏ制御プログラムとが格納されている。ロボットの通
常の動作は、コマンド実行部２がこのユーザプログラム
を実行することにより、移動制御部４がヘッドをＸ，Ｙ
軸方向に移動させるモータ７などの機構部を制御するこ
とによって行なわれる。また、このユーザプログラムの
実行により、Ｉ／Ｏ制御部３がエアシリンダ５を制御
し、図示しないヘッドの上げ／下げを行なう。

【００１８】また、ティーチング時の手動操作では、ユ
ーザプログラムを実行させず、ユーザがキーボードなど
の端末器８からコマンド実行部２に移動コマンドを送る
ことにより、移動制御部４やＩ／Ｏ制御部３を動作さ
せ、ヘッドを所定の位置に移動させることができる。

【００１９】ここで、この実施例においては、ユーザプ
ログラムの稼動時においても、ティーチング時において
も、ヘッドを移動させるための移動コマンドがユーザプ
ログラムもしくは端末器８から入力されると、コマンド
実行部２は、まず、記憶部１から移動時用Ｉ／Ｏ制御プ
ログラムを読み込んで実行し、Ｉ／Ｏ制御部３を制御し
てエアシリンダ５を動作させる。これにより、ヘッドが
上昇する。そして、センサ６がヘッドが上昇したことを
検知すると、Ｉ／Ｏ制御部３は上昇終了をコマンド実行
部２に知らせる。そこで、コマンド実行部２は移動コマ
ンドを実行し、移動制御部４を制御し、モータ７を動作
させてヘッドを移動コマンドによる位置まで移動させ
る。

【００２０】このように、この実施例では、ティーチン
グ時においても、ヘッドが移動する前に必ずヘッドが上
昇させられることになり、従って、移動によってヘッド
がベルトコンベアなどの設備に衝突することが避けられ
ることになる。

【００２１】図２は本発明によるロボット制御方法の他
の実施例を説明するためのロボットコントローラを示す
ブロック図であって、図１に対応する部分には同一符号
をつけて重複する説明を省略する。

【００２２】同図において、記憶部１には、ロボットの
動作を行なわせるためのユーザプログラムと非常停止用
Ｉ／Ｏ制御プログラムとが格納されている。ロボットの
通常の動作は、コマンド実行部２がこのユーザプログラ
ムを実行することにより、移動制御部４がヘッドをＸ，
Ｙ軸方向に移動させるモータ７などの機構部を制御する
ことによって行なわれる。また、このユーザプログラム
の実行により、Ｉ／Ｏ制御部３が他のロボットやコンベ
アなどへの指令信号を出力する。

【００２３】また、ティーチング時の手動操作では、ユ
ーザプログラムのエラーなどによってロボットが誤動作
或いは危険な動作をする場合、ユーザが端末器８から非
常停止コマンドを入力することができ、これにより、コ
マンド実行部２は現在実行中のユーザコマンドを停止さ
せる。これとともに、コマンド実行部２は、記憶部１か
ら非常停止上Ｉ／Ｏ制御プログラムを読み出して実行
し、移動制御部４を制御してモータ７などを停止させる
とともに、Ｉ／Ｏ制御部３を制御して、上記の指令信号
の出力を停止させる。

【００２４】そこで、このロボットが誤動作を行なって
危険な場合、ユーザが端末器８から非常停止指令を入力
するが、従来では、単にユーザプログラムが停止するだ
けであったのに対し、この実施例では、単にユーザプロ
グラムを停止させるだけでなく、他の機器への指令信号
も切ってしまうので、コンベアも停止し、また、前工程
のロボットの製品送出しも停止してしまうので、事故が
起ることもない。

【００２５】図３は本発明によるロボット制御方法のさ
らに他の実施例を説明するためのロボットコントローラ
を示すブロック図であって、７はモータ、９は主制御
部、１０はサーボ制御部、１１はモータドライバ、１２
はタイマ、１３はオア回路である。

【００２６】図３は図２での実行制御部２及び移動制御
部４に相当する部分であり、主制御部９は図２の記憶部
１のユーザプログラムを実行するものである。また、サ
ーボ制御部１０とモータドライバ１１とは、図２の移動
制御部４に相当する部分である。

【００２７】通常の動作時では、主制御部９で実行され
るユーザプログラムに応じてサーボ制御部１０はサーボ
信号や指令パルスを出力する。サーボ信号はオア回路１
３に供給され、このオア回路１３から励磁信号がモータ
ドライブ１１に供給される。また、指令パルスは直接サ
ーボドライバ１１に供給される。これにより、モータ７
は励磁され、指令パルスに応じた量だけ回転する。

【００２８】そこで、図４に示すように、かかる通常動
作状態では、サーボ信号と指令パルスとが高レベルにあ
り、時刻ｔ₁で図２に示す端末器８から高レベルで表わ
される非常停止コマンドが入力されたとすると、サーボ
制御部１０は主制御部９による制御を受け付けなくなり
（即ち、ユーザプログラムを実行しなくなり）、サーボ
信号や指令パルスの出力を禁止される。

【００２９】また、この時刻ｔ₁でタイマ１２が動作を
開始し、モータ７が確実に停止した状態となるまでの期
間高レベルの信号をオア回路１３に出力する。従って、
オア回路１３はさらにサーボ信号が供給されたのと同様
の状態にあり、励磁信号をモータドライバ１１に供給す
る。このとき、モータドライバ１１には指令パルスが供
給されてない。このため、モータ７は励磁された状態に
あって、停止することになる。そして、モータ７が停止
した後、時刻ｔ₂にタイマ１２は高レベルの信号の出力
を停止する。時刻ｔ₂以後では、励磁信号がなくなるの
で、モータ７はサーボフリー状態となるが、このとき、
既にモータ７は停止状態となっているので、問題はな
い。

【００３０】このようにして、非常停止コマンドがある
と、その後も励磁されていてモータ７は必ず停止するこ
とになり、また、モータ７が停止すると、その励磁が解
除されることになる。従って、従来の技術のように、非
常停止コマンドがあると、慣性によって移動部材（ヘッ
ド）が衝突したり、過負荷による損傷が生じたりするよ
うなことを防止できる。

【００３１】なお、上記のように、モータ７が指令パル
スによって回転量が規定される位置指令型のモータであ
る場合、モータドライバ１１はカウンタを備え、指令パ
ルスに応じたプリセット値が設定されて、これをカウン
トすることによってモータ７の回転量が決められるので
あるが、かかるカウント動作中に非常停止コマンドがあ
ると、このカウンタの値が零となるまでモータ７は回転
し続ける。従来技術では、かかる状態で励磁信号がない
ため、モータはサーボフリーになっているが、この実施
例では、タイマ１２の出力信号によってサーボ状態にあ
り、カウンタの値が零になるとともに、モータ７は停止
するのである。そこで、非常停止コマンドが入力される
とともに、このカウンタの値を零にクリアすることによ
り、非常停止コマンドがあってからモータ７が停止する
までの時間を大幅に短縮することができる。このため
に、サーボ制御部１０が、非常停止コマンドが入力され
るとともに、偏差クリア信号を発生してモータドライバ
１１の上記カウンタをクリアするようにする。

【００３２】図５は本発明によるロボット制御方法のさ
らに他の実施例を説明するためのロボットコントローラ
を示すブロック図であって、１４は速度判定器、１４は
速度検出器、１５はエンコーダであり、図３に対応する
部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。

【００３３】この実施例も、図３，図４で説明した実施
例と同様に、非常停止コマンドの入力とともに、モータ
を停止させてからサーボフリーとするものである。

【００３４】同図において、速度検出器１５はモータ７
に取付けられているエンコーダ１６の出力からモータ７
の回転速度を検出し、速度判定器１４は、この速度検出
器１５の検出出力から、モータ７の回転速度が予め設定
された零もしくはほぼ零に近い規定速度以上か否かを判
定する。但し、速度判定器１４は、高レベルの非常停止
コマンドが入力されているときのみ、その判定信号を出
力する。

【００３５】そこで、図６において、通常の動作を行な
っている時刻ｔ₁までは、図３に示した実施例と同様
に、主制御部９はユーザプログラムを実行し、サーボ制
御部１０がサーボ信号と指令パルスを出力することによ
り、モータ７が所定の量だけ回転する。このとき、速度
判定器１４がモータ７の回転速度を判定している。

【００３６】そして、時刻ｔ₁に非常停止コマンドが入
力されたとすると、サーボ制御部１０はサーボ信号や指
令パルスの出力が禁止されるが、これと同時に、速度判
定器１４がこの判定結果を出力可能な状態に設定され
る。そこで、時刻ｔ₁でサーボ制御部１０がサーボ信号
や指令パルスを出力している状態にあってモータ７が回
転していたとすると、このモータ７の回転速度は速度判
定器１４に設定されている規定速度よりも充分高く、こ
のため、速度判定器１４から高レベルの速度信号が出力
され、オア回路１３に供給される。従って、時刻ｔ₁で
サーボ制御部１０がサーボ信号の出力を停止しても、こ
の時刻ｔ₁後もオア回路１３からモータドライブ１１に
さらに励磁信号が供給され、モータ７は回転中励磁され
ていることになる。

【００３７】そして、モータ７は回転速度が次第に低下
していき、遂に停止もしくはほぼ停止状態になると、速
度判定器１４がこれを判定し、その出力信号である速度
信号を低レベルにする。これにより、モータドライブ１
１への励磁信号の供給が終わり、モータ７は停止すると
ともにサーボフリーとなる。

【００３８】なお、この場合でも、非常停止コマンドの
入力とともにサーボ制御部１０がモータドライバ１１に
偏差クリア信号を供給することにより、モータ７の停止
までの期間を短縮することができる。

【００３９】以上のように、この実施例においても、非
常停止コマンドの入力後のモータ７の回転期間、このモ
ータ７に励磁をかけておくことができ、モータ７がフリ
ーに回転したままとなることを防止することができる
し、また、モータ７の停止後では、このモータ７への励
磁を解除することができ、過負荷による損傷を防止する
ことができる。

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【発明の効果】 以上説明したように、 本発明によると、
モータが回転中に非常停止の指令があっても、該指令後
も該モータに励磁がかけられていて必ず該モータは停止
することになり、該モータによって駆動される部材の衝
突を防止することができるし、また、該モータの停止後
では、該モータへの励磁が解除され、メカやサーボ系に
かかる過負荷による損傷を防止することができる。そし
て、他の機器へ動作指令信号を送っているときに、非常
停止コマンドが端末機から供給されると、かかる動作指
令信号を送っている状態でユーザプログラムが停止して
しまうが、これとともに、非常停止時用制御プグラムが
実行され、かかる動作指令信号の出力が停止されること
になり、他の機器も停止して製品の誤った送り出しとい
った事故を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるロボット制御方法の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】本発明によるロボット制御方法の他の実施例を
示すブロック図である。

【図３】本発明によるロボット制御方法のさらに他の実
施例を示すブロック図である。

【図４】図３に示した実施例の動作を示すタイミング図
である。

【図５】本発明によるロボット制御方法のさらに他の実
施例を示すブロック図である。

【図６】図５に示した実施例の動作を示すタイミング図
である。

【符号の説明】

１ 記憶部 ２ コマンド実行部 ３ Ｉ／Ｏ制御部 ４ 移動制御部 ５ エアシリンダ ６ センサ ７ モータ ８ 端末器 ９ 主制御部 １０ サーボ制御部 １１ モータドライバ １２ タイマ １３ オア回路 １４ 速度判定器 １５ 速度検出器 １６ エンコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 9/10 B25J 19/06 H02P 3/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非常停止コマンドの入力とともにユーザ
   プログラムの実行が禁止され、移動部材を駆動するモー
   タの励磁が中止されるロボットの制御方法において、 該非常停止コマンドの入力とともに該モータが回転して
   いる所定期間出力される信号とサーボ制御部から出力さ
   れるサーボ信号との論理和から該モータを励磁するため
   の励磁信号を形成し、該励磁信号を該モータのドライバ
   に供給することにより、該非常停止コマンドが入力され
   て該サーボ信号の出力が禁止された後、さらに、該所定
   期間該モータを励磁し続け、該モータが停止した後、該
   モータへの励磁を解除するようにした ことを特徴とする
   ロボット制御方法。
2. 【請求項２】 前記ロボットは、ユーザプログラムの実
   行によって動作するとともに、他のロボットなどの他の
   機器への動作指令信号を出力して該他の機器と関連した
   動作を行なうものであって、 非常停止時制御プログラムを設け、 ユーザによる前記非常停止コマンドによって該非常停止
   時用制御プログラムを実行し、該他の機器への該動作指
   令信号の出力を停止させることを特徴とする請求項１に
   記載の ロボット制御方法。