JPH03235602A - リニアモータロボット装置などをモニターし、制御する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ロボットシステム、特に、リニアモータで
駆動されるロボットならびにロボットシステムの構成機
器、部品類がロボットの暴走、立ち往生により損傷を受
ける危険を防ぐための新規のプログラム可能なモニター
技術ならびに制御技術に関するものである。

（従来の技術） リニアモータは、例えば、ロボットのようなデバイスの
駆動、移動の駆動源として極めて囃越した機能を発揮す
る。

リニアステッピングモータ（ロータリーステッピングモ
ータに近似のもの）は、固定状態に保持されているステ
ータに対し相対移動を行なわせるため、リニアステッピ
ングモータ駆動体内で発生した前進磁界により動く。リ
ニアステッピングモータは、シンクロマシンであり、そ
の前進磁界は、実際の動きにほぼ一致している。そして
、磁界が実際の動きに同期しない場合は、前記モータは
、停止し、トルクまたは力を発生しなくなる。

エンコーダや他の位置追跡装置・機器によるポジティブ
なフィードバックがなければ、リニアモータの位置制御
は、開ループ制御である。同様に、例えば、ロボットの
動きを案内するプラテンのような面にそって互いに交叉
する方向（奥行と関口方向）に移動できるｘｙリニアモ
ータにおいては、ｘｙモータの位置制御は、ポジション
フィードバックｔなは他の位置追跡装置が存在しない場
合、開ループ制御である。

ダイレクトな位置フィードバックがないと、以下の理由
で、エラーが発生する： 前記プラテンのエツチングされたパターンに同期する電
磁同期の消失により、モータカが消失するストール（停
止）、このストールまたは前記状態は、以下の間に発生
する： （ａ）リニアモータにより駆動される装置のマスが前進
電磁波に追随できないときの加速；（ｂ）リニアモータ
により駆動される装置の慣性くイナーシャ）が電磁波で
停止できないときの減速； （ｃ）リニアモータにより駆動される装置が作業空間に
おける物体に衝突し、ストールを惹起するときの衝突。

ストール状態になると、リニアモータでプラテンにそっ
て摺動駆動される装置（例えば、ロボット）は、暴走し
、制御不可能な状態になり、その結果、作業空間に存在
する他の物体、他の同じくリニアモータで駆動されてい
る装置、プラテンの縁などに衝突する。また、ストール
状態になると、リニアモータで駆動される装置は、プラ
テングリッドに対し、それまでとは違った、予測できな
い状態で再整列し、その移動方向は、まるで分らない状
態に落ち入る。このようにリニアモータで駆動される装
置の移動方向が予測できない状態になると、次に与えら
れる移動コマンドにより、該装置は、衝突の危険を孕む
暴走をしたり、ストール（停止）状態になる。

このようなストール状態になれば、プラテンにおけるｘ
ｙリニアモータの所在が不明となり、衝突を回避するた
めの制御装置は、役立たないものとなってしまう。

リニアモータは、前記のように、マルチロボットシステ
ムに有用なものであって、このようなマルチロボットシ
ステムは、すでに本出願人より米国へ特許出願されてい
る。この出願に開示されているロボットシステムにおい
ては、複数のロボットが使用され、各ロボットは、二方
向（ｘ、　ｙ方向、間口方向と奥行方向）のりニアモー
タを備え、該リニアモータは、相互に交差する方向にお
いて電磁場を発生するｘｙフォーサ−（駆動体）として
定義される。そして前記磁場は、ｘｙフォーサ−と共働
する渦電流をプラテンに発生させる。

該プラテンは、固定状態に装着され、このプラテンとマ
ルチロボットとの相対的な動きによって、該ロボットは
、前記プラテンにそって移動する。

前記ロボットのｘｙ力方向の動きを制御するための主制
御システムは、メインコントローラとモータ駆動エレク
トロニクス（電子回路機構）とからなる。前記メインコ
ントローラの出力は、Ｘ方向フォーサ−とｙ方向フォー
サ−それぞれへのモタステップバルスとモータ方向信号
を含む。モタ駆動エレクトロニクスは、前記ステップパ
ルスとモータ方向信号とをパワー増幅器駆動に必要なア
ナログ電圧に変換し、前記増幅器は、リニアＸｙモータ
のコイル巻線を駆動する。この目的に好適なｘｙリニア
モータは、米国カリフォルニア州すンタクララのザイネ
ティックス社から市販されている。

（発明が解決しようとする課題） 前記したように、ロボットシステムにロボットのストー
ルが発生すると、ロボットやロボットアームに衝突の危
険が発生し、また、衝突回避のための制御装置も無用の
長物と化するおそれがあり、前記衝突の危険を防ぎ、制
御装置を有効に働らかせることが要求され、これが、こ
の発明の解決課題である。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために、この発明は、モータ駆動エ
レクトロニクスの一部を構成するダンピングコントロー
ルサーボシステムの手段によりｘｙパフォーマンスを向
上させることを特徴とする。該ダンピングサーボシステ
ムは、ｘｙリニアモータに近接しているロボットアーム
に位置する一対の加速度計からのフィードバックを使用
する。

モータコントローラにより要求信号とＸｙリニアモータ
の加速度計により実測された実際の加速度とをモニター
することによって、モータ駆動エレクトロニクスは、ポ
イントからポイントへ移動するリニアモータの二方向の
移動における加速度エラーを補正することができる。

さらに詳しくは、ロボットまたは他の可動装置には、加
速のマグニチュードと方向を表わす信号を発生する加速
度計が備えである。実際の加速（マグニチュードと方向
）は、コマンドされた信号と比較され、ディファレンス
信号を与える。該ディファレンス信号は、増幅され、シ
ステムの作業仕様に基いてプログラムされた安全限界く
リミット）と比較される。そして、該ディファレンス信
号が前記安全リミットを逸脱すれば、“ブレークルーズ
信号が発生される。このブレークルーズ信号は、１乃至
数百ミリセカンドの寿命にわたりモニターされる。ブレ
ークルーズ信号の寿命は、パルス幅弁別器によりモニタ
ーされ、該弁別器は、ブレークルーズ中断状態を発生す
る前に、例えば、１ミリセカンドから最大２５５ミリセ
カンドのミニマムパルス幅となるようにプログラムされ
る。該ブレークルーズ信号がプリセットされたミニマム
ピリオツドにわたり存続しようとすると、前記弁別器は
、ラッチをセットする信号を発生する。該ラッチは、シ
ステム緊急信号を発生し、システムコンピュータによる
エクザミネーションがなされるまで、セット状態にある
。システム緊急信号は、ｘｙリニアモータのエアーベア
リングと可動システムへの交流出力とを直ちに遮断し、
作業空間におけるリニアモータ駆動ロボットの損傷を防
ぎ、同じ作業空間にいる他のロボットや他ミスアライメ
ントを回避する。

前記ラッチは、コンピュータによりリセットされるまで
、セット状態にあるもので、前記コンピュータは、ブレ
ークルーズ回路のすべてのラッチを調べ、ブレークルー
ズ状態の発生源を探り、決定する。

前記マルチロボットシステムの各ロボットアームには、
モニター装置が設けである。

（発明の目的） 前記のように、この発明は、ストール状態のりニアモー
タを検知する新規なシステムを提供することを目的とす
る。

さらに、この発明は、ストール状態のりニアモータの損
傷を防ぎ、システムに存在する他の可動または固定の他
ミスアライメントを回避する方法と装置とを提供するこ
とを目的とする。

また、この発明は、調節可能な安全リミットを設定し、
リニアモータへコマンド信号と、リニアモータの実際の
加速度との差を検出し、この検出された差が前記安全リ
ミットを逸脱するとき、これをストール状態と判断して
、その発生を検知するためにリニアモータをモニターす
る新規の方法と装置とを提供することを目的とする。

さらに、この発明は、リニアモータで駆動される装置の
実際の加速度を実測し；実測された実際の加速度と、コ
マンド信号との差を比較、決定し；前記差を示す信号が
予め定めた安全範囲を逸脱しているか否かを判断し；安
全範囲外に前記差の信号の寿命があるか否かを判断し；
安全範囲外にある前記差の信号が所定時間（特定の作業
に対するアパラメータに応じて調節される）を経過して
も依然としてアクティブであるときにシステム緊急信号
を発生するステップを含むスト−ル状態検出の新規な方
法を提供することを目的とする。

さらに、この発明は、予め定めた加速条件が予め定めた
タイムインターバルにわたり存在するとき、リニアモー
タへの駆動力伝達を直ちに中止して、システムコンポー
ネンツを損傷しないように保護する新規な方法を提供す
ることを目的とする。

（実施例） 第１図は、この発明の対象となる多重（マルチプル）ロ
ボットシステム１ｏを示し、該システムは、支持構造体
１４に支承されたハウジング１２（制御キャビネット）
を備え、該ハウジングには、前記システムを制御、操作
する電子制御回路部品などのエレクトロニクス（システ
ムエレクトロニクス）が収納されている。ハウジング１
２の外面には、操作ボタン１６やカラータッチスクリー
ン１８などが配置されていて、前記電子部品の操作、制
御操作や表示などが行なわれるようになっている。

前記ロボットシステムは、オーバーヘッド式のもので、
前記ハウジングの下方に確保されている作業空間にコン
ベヤーなどの手段でワーク−ピースが案内、移送され、
直上に位置するロボット２０．２０−により所望の加工
作業が行なわれる。

図示の例では、説明を簡略にするために、二つのロボッ
トアームのみが示されているが、ロボ・、トアームの個
数の増減、同期しての作動などは、任意に行なわれる。

前記ロボットと前記電子制御回路とは、適当なコード２
０ａ、２０ａ−で接続されており、前記電子回路からの
制御信号、操作信号が前記ロボットへ送られる。ロボッ
トは、ロボットのハウジングに内蔵されている電磁石に
より駆動され、該ハウジングは、永久磁石を介して上部
プラテン２２に吸着されている。前記ロボットは、プラ
テン２２に案内されながら圧縮空気層にそい摺動する。

電気と圧縮空気とによる駆動力が機枠２４．２４°に取
付けられたコード２０ａ。

２０ａ゛を介して前記エレクトロニクスシステムと前記
制御キャビネット１２から各ロボットアームへ送られる
。各ロボットには、ｘｙの二方向のりニアモータである
ｘｙ駆動体を含み、該駆動体が各ロボットを前記エレク
トロニクスシステムの指令によるモータ駆動パルスによ
って前記オーバーヘッドプラテン２２にそい相互交差方
向へ勤かす、この構造については、本出願人が出願した
米国特許出願第１１２，５３４号に開示された技術を参
照されたい。

各ロボット２０．２０−をｘ、ｙ軸の方向へ動かすモー
タ制御システムは、主制御機構（メインコントローラ）
とモータ駆動エレクトロニクス（電子回路機構）からな
る。主制御機構の出力は、ロボットアームをそれぞれｘ
、ｙ方向へ駆動する各リニアモータに対するモータステ
ップパルスとモータ方向信号であり、モ〜り制御エレク
トロニクスは、前記モータステップパルスと前記モ〜り
方向信号をパワー増幅器駆動のために必要なアナログ電
圧にコンバートし、該増幅器により、２軸リニアｘ、ｙ
モータのコイル巻線をドライブする。

これらの装置、機器類は、コンベンショナルなものであ
り、例えば、米国カリフォルニアのサンタクララにある
ザイネティックス社から市販されている。

リニアステッピングモータは、シンクロマシンであって
、前進フィールドが実際の動きに忠実であり、該フィー
ルドが実際のモーションに同期しなければ、該モータは
、ストール（失速、立ち往生）し、トルク、駆動力を発
生しない。

エンコーダその他の位置追跡手段によるポジションフィ
ードバックがないとき、ｘｙモータの位置制御は、オー
ブンループ制御となる。方向位置フィードバックがなけ
れば、プラテンのエツチングされたパターンとの電磁同
期のロスによるストール（失速、立ち往生）として定義
されるモタ駆動力の消失によるエラーが発生するもので
、前記ストールの状態になれば、ロボットアームが加速
のとき、前進電磁波に追随できなくなったり、ロボット
アームのイナーシャ（慣性）に電磁波が負けて電磁波に
よりロボットアームを停止できなかったりし、その結果
、ロボットアームが作業位置にある物に衝突または激突
する。

前記ストールは、プラテンにそうロボットの摺動制御を
不能にし、これによってロボットは、次々に他物と衝突
したり、プラテンの他のアームとぶつかり、さらには、
プラテンの側縁などにも衝突する。

まな、前記ストールの結果、ロボットアームは、全く予
測できない位置や移動方向が分らない方向でプラテング
リッドに再整列する。このような移動方向が全く掴めな
い状態でロボットアームが再整列すれば、次の移動指令
でロボットアームは、衝突したり、停止しなりしてしま
う。

また、前記ストールは、プラテン上のｘｙモータの位置
を不明にさせ、衝突防止機構も役立たない。

この発明は、前記のようなロボットアームの衝突を防ぎ
、ｘｙ方向の移動を確実にするために、モータ駆動エレ
クトロニクスの一部を構成するダンピングコントロール
サーボシステムを提供するものである。このダンピング
サーボシステムは、ロボットアームに内蔵の一対の加速
度計がらのフィードバックを使用する。モータコントロ
ーラから要求された予定（または指令されな）加速度と
ｘｙモータの加速度計により測定されたしさあいの加速
度をモニターすることにより、モータ駆動エレクトロニ
クスは、点から点へ移動するモータの加速度誤差を補正
できる。前記システムは、また、仕事の条件、即ち、仕
事ごとに変化する条件に自動的に適合する。

この発明は、ｘｙモータのバフオー、マンスをモニター
し、ｘｙモータのストール（プレークルーズ）状態を検
知して、ただちにハイレベルの緊急中断信号を発生させ
、ｘｙモータのエアーベアリングとロボットシステムｌ
ｏ内の可動機構への交流出力を停止し、ロボットアーム
の暴走によるロボットシステムの破壊を防ぐブレークル
ーズ制御回路（ストール状態回避制御回路〉を提供する
。

このプレークルーズ制御回路は、制御キャビネット（ハ
ウジング）１２に内蔵され、各ロボットアームには、モ
ーション追跡回路が内蔵される。

第２図を参照すると分るように、プレークルーズ制ｍ回
路３０は、モータ駆動エレクトロニクスモジュールに存
在する加速度計サーボシステムにより発生される二つの
信号の利点を有している。

例えば第１因に示す各ロボット２０．２０”には、一対
の加速度計３２．３４が装備され、これらがｘ、Ｘ方向
それぞれの加速度を検知する。

該加速度計は、加速度のマグニチュードと方向を示す信
号を発生する。Ｘ方向とＸ方向のディファレンス回路３
６．３８が加速度計３２．３４で計測した実際の加速度
とＣＰｔ１３１により演算処理されたコマンド加速度値
とを比較する。前記ＣＰＵは、コマンド値をバス回路４
０を介して前記ディファレンス回路（実測値とコマンド
値との差を比較する回路）を与える。前記回路３６．３
８により処理される前記二つの信号は、Ｘ制御信号、Ｙ
制御信号として定義され、Ｘ軸とｙ軸に対するコマンド
加速度と実測加速度どの差をマグニチュードで示す。Ｘ
制御信号とＹ制御信号は、−１５ボルトから＋１５ボル
トの範囲にあるデュアル電圧信号である。Ｘ制御信号の
負の成分は、−Ｘ方向における加速エラーの量を計り、
逆に、Ｘ制御信号の正の成分は、＋Ｘ方向における加速
エラーの量を計る。これと同じ関係がＹ制御信号にも適
用される。

ディファレンス回路３６．３８からのＸ制御信号とＹ制
御信号の入力は、Ｘ軸入力増幅器４２、Ｙ軸入力増幅器
４４それぞれでバッファーされ、スケール（ある比率の
もとに増減）される。これらの増幅器４２．４４は、高
インピーダンスバッファーであり、モータ駆動エレクト
ロニクスモジュール〈電子回路）における信号への接続
効果を最少限にする。増幅器４２．４４は、ブレークル
ーズ回路３０の比較器ロジックに矛盾しないアンプリチ
ュードの範囲に、Ｘ制御信号とＹ制御信号をスケール（
合わせる）する。

スケールされたＸ制御信号とＹｌ！Ｉｌｌ信号とは、ブ
レークルーズ回路の一部を構成するＸ軸とＹ軸の電圧比
較器ロジックによりチエツクされ、信号アンプリチュー
ド（振幅）をプログラムされた安全リミット以下に落と
す。

Ｘ制御信号とＹ制御信号の振幅は、加速度エラーの量を
表わす。信号電圧比較器ロジックは、電圧リミットの手
段によりプログラムされて、設定された電圧リミットを
越えるモータ加速度エラーを検知するもので、前記電圧
リミットは、特定の作業のパラメータに応じて、あらか
じめプログラムされたコンピュータシステムによりコン
トロールされ、かつ、バス４０を介してＸ軸、Ｙ軸電圧
比較器ロジックに接続のＣＰＩＩ　３１により比較器ロ
ジックをコントロールするようになる。

電圧比較器ロジックは、４つの項目からなる（１）正の
電圧リミットは、バスインターフェース４０からＣＰＩ
Ｊ　３１によりゼロボルトとプラス１０（＋１０）ボル
トの間にプログラムされる。電圧リミット値プログラム
は、正の方向におけるどのような量の加速度エラーがス
トールまたはブレークルーズ状態を示すかを決定する。

（２）負の電圧リミットは、バスインターフェース４０
からコンピュータコントロールによりゼロボルトとマイ
ナス１０（−１０）ボルトの間にプログラムされる。電
圧リミット値プログラムは、負の方向におけるどのよう
な量の加速度エラーがストールまたはブレークルーズ状
態を示すかを決定する９ （３）正の電圧比較器は、スケールされたＸ制御信号と
Ｙ制御信号それぞれに設けられている。

ロジック回路４６．４８の比較器出力は、関達しな増幅
器４２．４４がプログラムされた正の電圧リミットより
以上に正のとき、トリガーされる。

正の電圧比較器は、正の電圧リミット回路により決定さ
れる許される量よりも大きな加速度エラーを探す。正の
リミットは、Ｘ比較器とＸ比較器の両者にとり同じであ
る。

（４）負の電圧比較器は、スケールされたＸ制御信号と
Ｙ制御信号それぞれに設けられている。

これらの比較器出力は、入力信号が負の電圧リミットプ
ログラムよりもさらに負のときにトリガーされる。負の
電圧比較器は、負の電圧リミット回路により決定される
許される量よりも大きな加速度エラーを探し続ける。負
のリミットは、Ｘ比較器とｙｆ敦器の両者にとり同じで
ある。

正と負の電圧リミットへプログラムされる値は、ＸＹモ
ータに設定される加速度プロファイルとロボットアーム
のフランジに装着されたアーム荷重のサイズに応じて変
化する。電圧リミットがプログラムできることにより、
ロボットアームの加速度、速度をらびに荷重の変化に応
じてプレクルーズ回路を敏感に変化させることができる
。

このようなブレークルーズ回路のパラメータを変化させ
ることができる点は、ロボットアームが、その仕事作業
の間に穫々変化する動きを行なうときに極めて重要とな
る。例えば、重量のある治具、道具をもちながら動くロ
ボットアームは、より軽量な治具をもつアームまたは空
手のアームよりもゆっくりと加速し、したがって、例え
ば、より重いロボットアームを正しくモニターするため
にリミット値を低く設定することが必要となる。

Ｘ軸とＹ軸パルス幅弁別装置５０．５２がブレークルー
ズ中断信号を発生するＸ軸、Ｙ軸ブレークルーズ信号の
最低寿命をミリセカンドの値で決定する。各パルス幅弁
別装置は、ブレークルーズ中断信号の発生前に、例えば
、１ミリセコンドから２５５ミリセカンドの最低パルス
幅を許すようにプログラムされる。

各パルス幅弁別装置は、実際のブレークルズ関連エラー
ではない電圧比較器ロジックの出力をバイパス（即ち無
視）する゛フィルター”°として機能する。該パルス幅
弁別器は、ロボツトアムの動きが変化する状態において
、同じロボットアームの他の軸との機械的結合から生ず
るノイズによる条件に対抗するようなリアルなストール
（またはブレークルーズ）状態または高速加速度プロフ
ァイルから生ずる最初の加速度エラーのような真のスト
ール（またはブレークルーズ）状態を識別する。

ＣＰｔ１３１とバス４０によりパルス幅弁別装置にプロ
グラムされる値は、χＹモータに設定される加速度プロ
ファイル、ロボットアーム荷重のサイズ、そしてロボッ
トアームフランジに装着されるグリッパまたは治具機構
の機械的結合特性に応じて変化する。各弁別装置をプロ
グラムできることによって、ロボットアームの加速速度
と荷重の変化に応じてコントローラがブレークルーズ回
路を敏感に変化させることが可能となる。ブレークルー
ズ回路パラメータを変えることができることは、ロボッ
トアームが、その仕事作業の間に稽々変化する動きを行
なうときに極めて重要となる。

Ｘ軸、Ｙ軸ブレーク中断ラッチ５４．５６が弁別装置５
０．５２それぞれの出力に接続されており、関連したパ
ルス幅弁別装置からの有効な信号によりトリガーされた
ときに設定される。該中断ラッチは、トリガー信号が消
えても、コントローラがロボットシステム緊急中断にリ
スポンスするまで生きている。詳細にいえば、ＣＰｕ３
１は、非常に高い優先する中断信号を受け、駆動力を切
断し、すべてのロボット空気ベアリングを断つことによ
り前記緊急ブレークルーズ中断に応答する。

ロボットシステムの可動部材が緊急状態により停止され
、ロボットがプラテンに吸着する各リニアモータの永久
磁石を介してプラテンの所定の位置にロックされた中断
ラッチがリセットされ、再活性化され、来たるべきブレ
ークルーズ状態を検知するのに備える。Ｘ、Ｙブレーク
中断バッファー５４．５６は、ロボットシステムがブレ
ークルーズ状態の特定の原因を決定できるようにするラ
ッチを含む。

ロボットシステム緊急中断ゼネレータ５８は、中断ラッ
チからのＸまたはＹブレークルーズ信号の発生を感知し
、アクティブなシステム緊急中断信号をバス４０に駆動
する。システム緊急中断信号は、コントローラハードウ
ェアーロジックにおけるハイレベルのハードウェアー中
断をトリガする。

第２図と第３図を参照しながら、簡単なブレークルーズ
の例を説明する。

要求される動きが１２インチの距離に対し、＋Ｘ方向に
ある。６インチの距離動くと、ロボットアーム２０は、
他物に衝突し、立ち往生し、そして、制御外にスライド
し出す。

まず最初、ブレークルーズ回路３０は、１１．５正電圧
リミツト、１１．５負電圧そして４０ミリセ力ンド最低
パルス幅弁別装置値に設定されている。これは、入力−
〇〇〜ＷＤ７における各アナログ電圧値のデジタル表示
と該デジタル表示の一つを選択する信号を受けるアナロ
グ／デジタルコンバーター回＃Ｉ６０のアナログ表示を
アナログコンバーターＢｏａ、　Ｓｏｂに与えることで
達成できる。アナログコンバータ６０ａは、−１１，５
Ｖの負の窓値を演算増幅器６０Ｃを介してＸ軸、Ｙ軸比
較器ロジックの負の窓リファレンス入力、そして特に比
較器６０ｅ、６０Ｑのインバートされない入力へ接続す
る。同じようにして、デジタル／アナログコンバータ６
０ｂが演算増幅器６０ｄを介して＋１１．５νの正の窓
電圧リミットを比較器６０７．６０ｈのインバートする
入力へ印加する。

さらにＣＰＵ３１は、２進ワードを入力−Ｄ９〜１．１
０１５に与え、同様に、制御信号を制御回路６２への入
力１４０Ｂへ与える。制御回路６２は、それぞれ２進制
御信号を第１．第２カウンタ６４，６６へ与えるパルス
幅弁別装置回路５０．５２の一部を構成し、前記カウン
タ６４．６６は、それぞれカウンタステージ６４ａ、　
６４ｂ；６６ａ、　６６ｂからなる。ツーステージカウ
ンタ６４．６６に与えられた２進制御信号は、クロック
パルスの数、即ち、所定の最小時間間隔の頑固なブレー
クルーズ状態の存在を検知する前に、カウンタ６４，６
６が計数するミリセカンドの数を決定する。タロツクパ
ルスは、ＣＰｕの一部を構成するマスタークロック（Ｈ
ＣＬに）からカウタステージそれぞれのクロック入力端
子へ印加される。この例のために、４０ミリセ力ンドミ
ニマムパルス幅弁別装置値がカウンタ６４，６６に設定
された。

システムは、アクセスリミット・バイオレーションとア
ンチ衝突バイオレーションへの移動要求を分析する。衝
突防止くアンチ衝突）テクニックにおいては、移動によ
って衝突しないことを保証する要求された動きが決定さ
れる。このような衝突検知テクニックは、米国において
、本主眼と並行して出願された出願に開示しである。そ
して、衝突の危険性が検知５れたときには、移動要求は
拒否される。

衝突検知の結果、移動しても衝突しないものとされた場
合は、移動が開始され、ＸＹモータ・コントローラがコ
マンド加速値を設定し、この値は、ＸＹ駆動のためのロ
ボット・リニアモータとＸＹディファレンス回路３６．
３８との両者へ与えられる。該ディファレンス回路は、
第３図に示すように、加速エラー信号（コマンド値と加
速度計によって決定される実際の加速度との間の差）を
第２図におけるブロックダイアグラム４２．４４におけ
る増幅器６８．７０に与えられるＸ制御信号とＹ制御信
号として、処理する。

加速初期の段階では、Ｘ制御信号は、エラーを全く示さ
ず、電圧比較器ロジックのために設定された電圧リミッ
トの範囲内にある。これは、Ｘ制御信号により決定され
るもので、この信号は、比較器６０ａ、　６０ｆに与え
られ、比較器６０ａ、　６０ｆのインバートしない入力
とインバートする入力それぞれへ与えられた負と正の窓
値に対し比較される。

６インチ移動した後では、ロボットは、衝突による突然
の減速に遭遇する。この状態は、ＸＹモータ加速度計３
２．３４により検知されるもので、該加速度計は、例え
ば、Ｘ制御信号回路へ正の１５Ｖの最大振幅加速エラー
信号を与える。電圧比較器ロジックは、プログラムされ
た＋１１．５Ｖの電圧リミットを越える＋１５ＶのＸ制
御信号を検知し、比較器６０ｆからＯＲゲート６０ｇを
介してアクチブブレーク指示を出す。

Ｘ軸パルス幅弁別器６４は、アクチブ・ブレーク指示を
Ｘ軸比較器ロジックから受けると、アクチブ・プレ〜り
信号の寿命のタイミングを開始し、クロックパルス入力
に与えられたクロックパルスのカウントを処理する。カ
ウンタが４０ミリセコンドのカウントに達し、ブレーク
信号ＸＢＲＥＡにが依然アクティブなとき、ＣＰＵ３１
によるカウンタ６４のプログラムされた設定により、ア
クチブな信号がＸＢＲＥＡに中断ラッチ７０へ送られる
。このラッチは、例えば、Ｄタイプのフリップフロップ
でよい、ラッチ６８がアクチブにセットされ、パルス幅
弁別器６４からのアクチブな信号がおくれて不活性にな
ったとしても、ブレーク状態をアクチブにロックする。

システム緊急中断ゼネレータは、ＯＲゲート７２とイン
バータ７４からなり、アクチブなＸＢＲＥＡに信号を受
け、システムバス４０へ与えるシステム緊意中断信号を
発生する。

システムバスハードウェア中断でＣＰｕのカレントタス
クを停止させ、直ちにＣＰｕに各ロボットアームの駆動
パワーと空気ベアリングとを遮断させるプログラムタス
クを行なわせる。パワー制御回路７６がバス４０を介し
てＣＰｕ３１に接続している（第２図参照）。各ロボッ
トにおける永久磁石により、ロボットをプラテンにロッ
クする。

ＣＰＵ３１は、各ロボットアームにおける中断バッファ
ーにアクセスして、どれがブレークルーズ緊急中断を惹
起したかを決定する。エラーメツセージがタッチスクリ
ーン上に表示され、ブレークルーズ緊急中断を惹起した
ロボットアームが確認できるようになる。

その後、Ｘ、Ｙ軸ブレーク中断ラッチがリセットされて
、ブレークルーズ・エラーをクリアーする。該システム
は、資格ある操作者が適当なコマンドを送り、移動パワ
ーを再スタートさせ、ロボットアームをホーム位置へ戻
してから、ロボットによる作業が再開される。

以下の表示は、第２図、第３図に記載された回路に使用
された電子、電気部品の実例を示す旦１　　　１立皮１
１ユｌ：　　　　　１Ｌｊｌ！Ｊ６０　　　　　　Ａ０
７５２Ｂ Ｄ５８７ Ｄ５８１ ６８７０　　　１Ｍ７４１ アナログデバイス社 ナショナル・セミコ ンダクタ社 ６０ｅ　　６０ｆ ６０ｇ、６０ｋ　　　Ｌ８１４８　　　　　同上６０ｉ
　６０ｋ　７２　７４ＬＳ５３２　　　　テキサス・イ
ンスツルメント社 ６４ａ　　６４ｂ ６４ｃ　　６４ｄ　　　　　ＨＣＴ１６３６２　　　　
　　　　　ＨＣＴ５６４ ６８　７０　　　　　　７４ＨＣＴ７４７４　　　　　
　　　　７４０Ｇ ７６　　　　　　　　７４ＨＣＴＯ８ ３２３４加速度計 ３６、３８　　　　ディフェ アールシーニー社 同上 同上 同上 同上 ザイネティックス社 同上 レンス回路 ３１　　　　　　　　　ＣＰＵ モト口〜う社 ８０２０ 〈発明の効果） この発明のブレークルーズ検知回路は、ロボットによる
加工装置、例えば、第１図に示すような装置におけるロ
ボットアームの動きを制御し、ロボットアームの暴走を
抑止して衝突事故をなくす安全装置として実効のあるも
のであり、また、この発明の回路は、図示のような２軸
リニアモータ装備の装置以外にも広く適用できるもので
、この発明の重要なポイントを列記すれば、以下のとお
りである。

１、位置の正確性：各ロボットアームを装置の作業空間
の適正位置に正確に位置決めできる。

２、安全性：前記ブレークルーズ技術は、ロボット加工
装置の作業空間におけるロボットアームの衝突を防ぎ、
また、同様に作業空間に存在する他の装置、機器類の破
損を防ぐ安全性を確保する。

３、操業安全性：前記ブレークルーズ技術は、可動する
ロボットアームの暴走による作業者、操業者の危険を未
然に防ぎ、ロボット加工装置の作業空間に対する作業者
のアクセスに対する安全性を確保する操業安全性を保証
する。

４、前記技術は、ロボットアームが常に作業者の設定、
予測する道程を移動し、ロボオトならびにロボットアー
ムに勝手な制御不能な動きをさせないことを保証する。

５、作業空間におけるロボットの仕事を行なうに必要な
アーム移動速度、加速度、荷重などの変化に対応しての
ロボットアームの動きの変化にブレークルーズ回路を適
合するプログラムを自由に設計、設定できる自由度。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法と装置を実施するに適したマ
ルチロボットシステムの概要を示した斜視図である。 第２図は、ロボットをモニターする、この発明による制
御手段のブロックダイアダラムである。 第３図は、第２図の制御手段の回路図である。 １０・・・・・・マルチプルロボットシステム１２・・
・・ハウジング１２（制御キャビネット）１４・・・・
・支持構遺体 １６・・・・・操作ボタン １８・・・・・カラータッチスクリーン２０．２０”・
・・・ロボット２０．２０゛３０・・・・・・ブレーク
ルーズ制御回路３１・・・・・ＣＰＵ ３２．３４・・・・・・加速度計 ３６．３８　・　ディファレンス回路 ４０・・・・バス回路４０ ４２・・・・・Ｘ軸入力増幅器 ４４・・・・・Ｙ軸入力増幅器 ４６．４８・・・・・・ロジック回路 ５０．５２・・・・・・パルス幅弁別装置５４．５６・
・・・・ブレーク中断バッファー６０・・アナログ／デ
ジタルコンバーター回路図面の浄書（内容に変更なし） Ｆｉｇ。 平成２年特許願第２１８４８９号 ２１発明の名称 リニアモータロボット装置などをモニターし、制御する
方法と装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　メガメーション・インコーホレーテッド４
、代理人 住　所　　東京都港区南青山−丁目１番１号５、補正命
令の日付（） （全送日）平成　２年１１月２７日 ６、補正の対象 １先のり」・誉（吃り４べ変貢テリ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記構成からなるリニアモータロボット装置をモ
   ニターし、制御する装置： （ａ）所定の作業空間内を可動する少なくとも一つのロ
   ボット； （ｂ）所定のコマンド値に応じて、前記ロボットの加速
   をコマンドする手段； （ｃ）前記ロボットに設けられている加速検知手段； （ｄ）前記コマンド値と、前記加速検知手段により検知
   された実際の加速度との差を決定するデイフアレンス手
   段； （ｅ）前記差の値を予め定めた閾値で比較する手段で、
   前記リミットが越されたとき、ブレークルーズ信号を発
   生する手段を含む手段； （１）前記ブレークルーズ信号が予め定めた時間インタ
   ーバルにわたり存続するとき、ブレークルーズ緊急シス
   テムを発生させる手段を含む前記ブレークルーズ信号の
   寿命を計測する手段。
2. （２）ロボットシステムにおけるロボットの損傷または
   ロボットのミスアライメントを防ぎ、そして、作業空間
   における他の物との衝突を防ぎ、前記ロボットは、他の
   ロボットと共に同一作業空間を動いて所定の作業を行な
   い、各ロボットは、駆動モータ手段を備えて、実質的に
   フラットな面を移動するロボット操作に対する下記段階
   からなるリニアモータロボット装置をモニターし、制御
   する方法： （ａ）コマンド信号を前記モータ手段に与えてロボット
   の加速をコマンドする段階； （ｂ）コマンドされたロボットの実際の加速度を決定す
   る段階； （ｃ）前記コマンド信号と前記実際の加速度との差を決
   定する段階； （ｄ）コマンドされた加速度とロボットの重量に応じて
   前記ロボットの動きをコマンドするために、前記ロボッ
   トの加速度の安全リミットを設定する段階； （ｅ）前記ディフェレンス信号が前記安全リミット内に
   あるか否かを決定する段階。