JPH0132367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ロボツトなどの各種制御機器の適
正作動および安全性を確保できる安全装置に関す
る。

近時、各種製造機械の自動化が著るしく発達
し、ロボツトと称される各種制御機器が、広く用
いられるようになつて来た。このロボツトは、所
謂無人操縦により定められた動作の下に種々の操
作を行うように構成されているが、往々にして作
動不能、誤動作などの事故が発生するのみならず
人身事故のような危険を伴う不都合があつた。

勿論、この種のロボツトには、作動位置を検出
する安全機構も同時に組込まれて、一応の安全性
は確保できるようになつているが、未だ完全に故
障に基づく誤操作、安全性を確保することはでき
ないという問題点があつた。

即ち、一般に、位置の検出は電気的手段に基づ
く方式が採用されているので、外部雑音の影響等
により誤動作することがおこり、この為、これら
外部雑音の対策が必要となつている。

また、概して、各種制御機器は油圧その他の流
体圧によつて働くアクチユエータを備え、関節構
成などの伸縮可動部分には、ホースなどの流体移
送用管が接続されているものが多い。

この発明は、叙上の点に着目して成されたもの
で、叙上の如き従来の位置検出方式とは異なる方
式を用いた検出方式を附加することにより二重に
安全性を得るようにしたものである。即ち上記ア
クチユエータの駆動は、一般に油圧によることが
多く、このときの高位置はアクチユエータの径が
一定であればこの高位は油の容積に比例すること
に着目したもので駆動流体の作動を常時検知し、
異常時には直ちに流体圧駆動機構の停止を始め電
源の供給停止、アクチユエータの現状復帰、ある
いは警報発令などを行えるようにした安全装置を
提供するにある。

すなわち、この発明は、具体的にはアクチユエ
ータの暴走を防止し、アクチユエータのフイード
バツク制御を行ない、また、アクチユエータおよ
び流体圧ラインの作動流体の漏洩を検知し、さら
にアクチユエータの作動流体の流体量の不足を検
知するなどして作動の適確性と安全性を図るよう
にした安全装置を提供するにある。

以下に、この発明の実施例を、関節駆動シリン
ダ機構をアクチユエータとする油圧制御の場合に
ついて説明する。

まず、第１図に示す実施例について詳細に説明
する。

１はロボツトなどのアクチユエータで、シリン
ダ２、ピストン３およびロツド４より成る関節駆
動シリンダー機構を構成する。

５は該アクチユエータ１を駆動させるためのコ
ントローラ、６は前記アクチユエータ１を働かせ
るための油圧ポンプユニツト、７，８はアクチユ
エータ１のシリンダ２の両側に接続される油圧管
を示し、それぞれ油圧サーボ弁９と接続されてい
る。

１０，１１は該サーボ弁９と接続される給油
管、排油管を示しそれぞれ前記油圧ポンプユニツ
ト６と連結されている。そして、給油管１０には
油圧ポンプユニツト６側から順次と圧力計１２、
逆止弁１３、フイルタ１４、容積型流量計１５が
介装されかつ前記フイルタ１３と容積型流量計１
５との間にはアキユームレータ１６が分岐して接
続させてある。また、前記容積型流量計１５には
並列してバイパス管１７を備える。一方、排油管
１１には油圧サーボ弁９側から順次とリリーフ弁
１８、フイルタ１９を介装し、かつリリーフ弁１
８には圧力計２０を備える。

２１はシリンダ２に設けた位置検出器でピスト
ン３またはロツド４の位置を確認できるようにな
つている。

ところで、前記位置検出器２１、油圧サーボ弁
９、容積型流量計１５、油圧ポンプユニツト６の
電動機２２はいずれもコントローラ５の制御が可
能となるように、該コントローラ５と電気的に接
続される。

なお、図において符号２３はバルブを示す。

叙上の構成に成るので、アクチユエータ１を働
かせるべくコントローラ５により油圧ポンプユニ
ツト６を働かせれば、作動油は給油管１０を通り
油圧サーボ弁９によつてその流路を正、逆いずれ
かに切替えられて油圧管７または８を経てアクチ
ユエータ１のシリンダ２に入りピトン３を正、逆
いずれかに摺動させてそのロツド４を駆動させる
ことができる。

このピストン３の摺動によつてシリンダ２内の
作動油は油圧管８または７を通り、油圧サーボ弁
９によつて減圧側の排油管１１に流入し、該管１
１を経て油圧ポンプユニツト６に帰流される。

ところで、給油管１０には、その途中に容積型
流量計１５が介装してあるので作動油が働らく場
合、必らずその流量が計測されるので、その流量
信号は正しくコントローラ５に伝達されて該コン
トローラ５に記憶された設定流量と対比される。

つぎに、前記容積型流量計１５の流量計測に際
し、コントローラ５において、アクチユエータ１
の適正作動および安全作動を行うに必要な設定条
件と対比するために備える検出手段および安全制
御としてつぎのものを示す。

(i) 設定流量と計測流量との対比による異常検
出。

アクチユエータ１の作動に必要な作動油の流量
Qiは、容積型流量計１５を経てつぎのとおり
コントローラ５により計測される。

Qi＝ｆ・ｎ／ｔ ……(1) Qi：流量（／ｓ、／min、／ｈ） ｆ：メータ係数（／ｐ） ｎ：流量計発信パルス数（ｐ） ｔ：計測時間（ｓ） この流量Qiは、コントローラ５に予じめ記憶
された設定流量Qaと対比され Qi≧Qa ……(2) となつた場合、異常を検知して警報を発し、ま
たは／および作動の停止、原状復帰操作をコン
トローラ５によつて行なわせる。

(ii) アクチユエータ１を構成するシリンダ２の容
量と計測積算流量Vi（ここでVi＝ｆ・ｎ）との
対比による異常検出。

流量計１５の計測積算流量Viに対し、シリン
ダ２の容量をVsおよび許容量をαとした場合 Vi＞Vs＋α ……(3) および Vi＜Vs−α ……(4) の二つの場合があるが、(3)の場合は作動油が漏
洩したことを検知し、また(4)の場合は、作動油
が油量不足であること検知できる。したがつて
これらの異常を(i)と同様に適宜の手段を介して
安全制御できる。

(iii) フイードバツク制御による安全制御 第３図に示されるように入力信号によりアクチ
ユエータ作動回路２４のサーボ増巾器、サーボ
弁９およびアクチユエータ１のシリンダ２がそ
れぞれ作動し、シリンダ２の作動は位置検出器
２１その他によりピストン３またはロツド４の
作動変位量が検出されその検出信号がフイード
バツクされて作動を補償しているが、このフイ
ードバツク制御と平行して流量計１５の計測信
号をフイードバツクさせることにより、より確
実に作動系の補償を確実とし、安全性を高める
ことができる。

つぎに、第２図に示す実施例についてその構成
および作用を説明する。

この実施例は、第１図に示す流量計１５に相当
する容積型流量計１５ａ，１５ｂを、アクチユエ
ータ１と油圧サーボ弁９との間に設けたそれぞれ
の油圧管７，８に介装したもので、バイパス管７
ａ，８ａを有する他は第１図の実施例と全く同様
である。図示では、相当部分、同一部分は第１図
の実施例と同一符号で示すと共に油圧サーボ弁９
から油圧ポンプユニツト６に至る構成は省略して
ある。

この実施例では、油圧サーボ弁９とアクチユエ
ータ１との間において、両油圧管７，８を流通す
る作動油の流量はたえず計測できるので、第１図
の実施例に比し精度を高めることができる。この
場合も前記したと同様に両流量計１５ａ，１５ｂ
の計測流量とコントローラ５の設定流量とを対比
して異常の検知、警報信号の発令、フイードバツ
ク制御などを行なわせて安全に制御させることが
できる。

以上の実施例では、この発明に係る流量計によ
る作動油を計測することによつて得られる異常検
出、安全制御の三例を示したものであるが、同様
に作動油の流量計測を基本とする他の手段により
異常検出、安全制御を行えることは勿論である。

この発明によれば、流体圧によつて駆動される
アクチユエータの移動を位置検出すると共にシリ
ンダ内に連通する油圧管に設けた容積流量計によ
る流量計測を設定流量と対比し、かつ必要に応じ
てフイードバツク制御を行わせることにより各種
制御機器ことにロボツトの作動の異常を検知で
き、作動の暴走を防ぐことができる場合は勿論の
こと、人身事故のような不慮の災害を防いで安全
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る安全装置の一実施例を
示す全体の構成説明図、第２図は同上要部の他の
実施例を示す構成説明図、第３図はフイードバツ
ク制御のブロツク図である。 １……アクチユエータ、５……コントローラ、
６……油圧ポンプユニツト、７，８……油圧管、
９……油圧サーボ弁、１０……給油管、１１……
排油管、１５，１５ａ，１５ｂ……容積型流量
計、２４……アクチユエータ作動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 作動流体によつて駆動されるアクチユエータ
   のピストンで隔離される各シリンダ内に連通する
   油圧管にサーボ弁を介して容積流量計を配設し、
   前記ピストンに一体的にロツドを設け、該ロツド
   または前記ピストンの位置を検出する位置検出器
   をシリンダ側面に設け、所定のシリンダ容量を設
   定流量として記憶し、前記サーボ弁を制御するコ
   ントローラを設け、前記容積流量計による流量と
   コントローラの設定流量との差を検出するように
   したことを特徴とするアクチユエータの安全装
   置。