JP6140112B2 - 停止機能を備えたロボット制御システム - Google Patents

Description

本発明は、産業用ロボット（以下、単にロボットと称する）を制御するためのロボット制御システムに関し、特には、停止機能を備えたロボット制御システムに関する。

一般的に、ロボット制御システムは、ロボットの軸速度またはロボットのアームの速度を監視している。そして、そのような速度が所定の閾値を超えた場合には、ロボットを停止させ、それにより、操作者の安全を図っている。

特許文献１においては、サーボモータに設けられた位置検出器により検出された位置に基づいて、サーボモータを停止させることが開示されている。

特開2009-50958号公報

ここで、ロボットの軸速度またはロボットのアームの速度はロボットが実際に動作した結果に基づいて算出されている。このため、前述したようにロボットを停止させた場合であっても、ロボットが停止するまでに、ロボットはわずかながら移動する。また、特許文献１においても、サーボモータの位置に基づいてサーボモータを遮断しているので、サーボモータの軸が停止するまでにサーボモータがわずかながら動くという問題がある。このようなことから、操作者の安全が必ずしも確保されない事態が生じうる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、サーボモータの動作開始前にロボットを停止させることのできるロボット制御システムを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、モータにより駆動される少なくとも一つの制御軸を有するロボットを制御するロボット制御システムにおいて、前記モータの動作指令を出力する動作指令出力部と、前記モータに備えられていて前記制御軸の位置を検出する位置検出器と、該位置検出器から取得された前記制御軸の速度が速度用閾値を超えた場合に前記ロボットを停止させる停止信号を出力する停止信号出力部と、前記停止信号が出力されているときに、前記動作指令出力部から出力された前記動作指令を遮断する動作指令遮断部と、前記停止信号が出力された時点において前記位置検出器により検出された前記制御軸の位置を基準位置として記憶する基準位置記憶部と、前記停止信号が出力されているときに、前記位置検出器により検出された前記制御軸の位置と前記基準位置記憶部に記憶された前記基準位置との間の偏差が偏差用閾値を超えた場合には、前記ロボットへの電源を遮断する電源遮断部と、を具備するロボット制御システムが提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記停止信号が出力されているときに前記動作指令出力部から前記動作指令が出力された場合には、前記動作指令遮断部は、前記ロボットへの電源を遮断するよう前記電源遮断部に指令する。

１番目の発明においては、動作指令遮断部がモータの動作指令を遮断しているので、モータの動作開始前にロボットを停止させられる。このため、操作者の安全を確保することができる。さらに、制御軸の位置と基準位置との間の偏差が偏差用閾値を超えたときに電源遮断部が電源を遮断する。つまり、制御軸が基準位置から大幅に逸脱した場合に、ロボットを停止させる。このため、操作者の安全を確保できる。
２番目の発明においては、動作指令遮断部が動作指令を遮断すると共に、電源遮断部が電源を遮断するので、ロボットを確実に停止させられる。このため、操作者の安全をさらに確保できる。

本発明の第一の実施形態に基づくロボット制御システムの機能ブロック図である。 本発明の第二の実施形態に基づくロボット制御システムの機能ブロック図である。 図２に示されるロボット制御システムの動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明の第一の実施形態に基づくロボット制御システムの機能ブロック図である。図１に示されるように、ロボット制御システム１は、少なくとも一つの制御軸を駆動するサーボモータ２０を備えたロボットＲと、ロボットＲを制御するロボット制御装置１０を主に含んでいる。図１等には、単一のサーボモータ２０のみが示されているが、実際にはロボットＲは、複数の制御軸および対応する複数のサーボモータ２０を有しうるものとする。

また、サーボモータ２０には、エンコーダ２１が取付けられている。エンコーダ２１は所定時間毎にサーボモータ２０の出力軸の位置を検出する。この位置は制御軸の位置を示すのに用いられる。また、エンコーダ２１は連続する二つの制御軸の位置に基づいて制御軸の速度を出力することもできる。なお、エンコーダ２１が他の手法により制御軸の速度を出力してもよい。

図１に示されるように、ロボット制御装置１０は、動作プログラムに基づいて、サーボモータ２０の動作指令を出力する動作指令出力部１１を含んでいる。動作指令出力部１１からの動作指令はサーボアンプ１８で増幅されてサーボモータ２０に供給される。なお、図１から分かるように、サーボアンプ１８はモータ電源１７に接続されている。

さらに、ロボット制御装置１０は、エンコーダ２１から取得された制御軸の速度が速度用閾値を超えた場合にロボットＲを停止させる停止信号を出力する停止信号出力部１２を含んでいる。さらに、ロボット制御装置１０は、停止信号が出力されているときに、動作指令出力部１１から出力された動作指令を遮断する動作指令遮断部１３を含んでいる。動作指令遮断部１３は動作指令出力部１１からの動作指令をゼロ指令にすることにより、動作指令を遮断する。図１に示されるように、動作指令遮断部１３は動作指令出力部１１とサーボアンプ１８との間に配置される。

さらに、ロボット制御装置１０は、停止信号が出力された時点においてエンコーダ２１により検出された制御軸の位置を基準位置として記憶する基準位置記憶部１４と、停止信号が出力されているときに、エンコーダ２１により検出された制御軸の位置と基準位置記憶部１４に記憶された基準位置との間の偏差が偏差用閾値を超えた場合には、ロボットＲへの電源を遮断する電源遮断部１６を含んでいる。図１に示されるように、電源遮断部１６は、モータ電源１７とサーボアンプ１８との間に配置されており、モータ電源１７からサーボアンプ１８まで電源が供給されるのを遮断する。なお、図１に示される比較部１５は、各種データの比較を行う。

また、図２は本発明の第二の実施形態に基づくロボット制御システムの機能ブロック図である。簡潔にする目的で、図２において図１と同様な箇所については、再度の説明を省略する。図２においては、動作指令遮断部１３から電源遮断部１６に延びる矢印が示されている。すなわち、停止信号出力部１２から停止信号が出力されているときに動作指令出力部１１から動作指令が出力された場合には、動作指令遮断部１３は、ロボットＲへの電源を遮断するよう電源遮断部１６に指令する。

図３は図２に示されるロボット制御システムの動作を示すフローチャートである。以下、図３を参照して、第二の実施形態に基づくロボット制御システム１の動作について説明する。図３に示される動作は所定の制御周期毎に実施されるものとする。

なお、第一の実施形態に基づくロボット制御システム１の動作は、図３からステップＳ１９を削除したものに概ね等しい。このため、第一の実施形態に基づくロボット制御システム１の動作の説明を省略する。

はじめに、ステップＳ１１において、ロボット制御装置１０は、エンコーダ２１を通じて制御軸の現在速度Ｖｄを取得する。次いで、ステップＳ１２において、比較部１５が現在速度Ｖｄと第一閾値（速度用閾値）とを比較する。

現在速度Ｖｄが第一閾値よりも大きい場合には、ロボットＲの制御軸の速度が大きすぎると判断できる。従って、この場合には、ステップＳ１３において、停止信号出力部１２が停止信号を出力する。なお、現在速度Ｖｄが第一閾値よりも大きくない場合にはステップＳ１１に戻る。

次いで、ステップＳ１４においては、ロボット制御装置１０は、停止信号が出力された時点における制御軸の位置をエンコーダ２１を通じて取得する。そして、基準位置記憶部１４は、この制御軸の位置を基準位置として基準位置記憶部１４に記憶する。そして、ステップＳ１５において、ロボット制御装置１０は、制御軸の現在位置Ｐｄをエンコーダ２１を通じて取得する。

その後、ステップＳ１６において、ステップＳ１３で出力された停止信号が未だに出力状態にあるか否かを確認する。そして、停止信号が出力状態にあれば、ステップＳ１７において、動作指令出力部１１からの動作指令がゼロか否かを確認する。動作指令がゼロであれば、サーボモータ２０は既に停止しているので、ステップＳ２０に進む。

これに対し、ステップＳ１７において動作指令がゼロでない場合には、ステップＳ１８に進んで、動作指令遮断部１３が動作指令をゼロにする。なお、動作指令遮断部１３は、操作者に影響がないと考えられる程度に動作指令を小さくするだけでもよい。このため、動作指令はサーボアンプ１８に実質的に入力されない。このように、本発明においては、ステップＳ１８で動作指令遮断部１３がサーボモータ２０の動作指令を遮断しているので、サーボモータ２０の動作開始前にロボットＲを停止させられる。このため、操作者の安全を確保することができる。

さらに、ステップＳ１９において、電源遮断部１６がモータ電源１７とサーボアンプ１８との間の接続を解除して電源を遮断する。この場合には、動作指令遮断部１３が動作指令を遮断した後で、電源遮断部１６が電源を遮断するので、ロボットＲはサーボオフされ確実に停止される。このため、操作者の安全をさらに確保できるのが分かるであろう。

次いで、ステップＳ２０においては、比較部１５は、ステップＳ１４で記憶された基準位置とステップＳ１５で取得された現在位置Ｐｄとの間の偏差が第二閾値（偏差用閾値）よりも大きいか否かを判定する。そして、偏差が第二閾値よりも大きい場合には、電源遮断部１６がモータ電源１７とサーボアンプ１８との間の接続を解除して電源を遮断する。制御軸が基準位置から大幅に逸脱したときにロボットＲを停止させられる。その結果、操作者の安全を図ることが分かるであろう。

典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

１ ロボット制御システム
１０ ロボット制御装置
１１ 動作指令出力部
１２ 停止信号出力部
１３ 動作指令遮断部
１４ 基準位置記憶部（記憶部）
１５ 比較部
１６ 電源遮断部
１７ モータ電源
１８ サーボアンプ
２０ サーボモータ（モータ）
２１ エンコーダ（位置検出器）
Ｒ ロボット

Claims (2)

1. モータ（２０）により駆動される少なくとも一つの制御軸を有するロボット（Ｒ）を制御するロボット制御システム（１）において、
   前記モータの動作指令を出力する動作指令出力部（１１）と、
   前記モータに備えられていて前記制御軸の位置を検出する位置検出器（２１）と、
   該位置検出器から取得された前記制御軸の速度が速度用閾値を超えた場合に前記ロボットを停止させる停止信号を出力する停止信号出力部（１２）と、
   前記停止信号が出力されているときに、前記動作指令出力部から出力された前記動作指令を遮断する動作指令遮断部（１３）と、
   前記停止信号が出力された時点において前記位置検出器により検出された前記制御軸の位置を基準位置として記憶する基準位置記憶部（１４）と、
   前記停止信号が出力されているときに、前記位置検出器により検出された前記制御軸の位置と前記基準位置記憶部に記憶された前記基準位置との間の偏差が偏差用閾値を超えた場合には、前記ロボットへの電源を遮断する電源遮断部（１６）と、を具備するロボット制御システム。
2. さらに、前記停止信号が出力されているときに前記動作指令出力部から前記動作指令が出力された場合には、前記動作指令遮断部（１３）は、前記ロボットへの電源を遮断するよう前記電源遮断部（１６）に指令する、請求項１に記載のロボット制御システム。

Images