JPH0350609A - ロボットの制御装置 - 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〕 本発明は産業用ロボットにおける暴走防止装置に関する
。

〔従来の技術〕

産業用ロボットの導入が最近盛んに行われているが、そ
の反面ロボットの暴走が発生すると重大な事故となる危
険性が増大している。中でもほとんどのロボットがサー
ボ機構を採用しており、モータ等のアクチュエータに付
加された検出器（エンコーダ）の信号をもとに位置や速
度を制御しているので、その信号に異常が発生するとロ
ボットは暴走する可能性が高い。

従って従来においてもそれらの暴走を防止する装置が考
案されている。ここでは特開昭６２−３５０８号公報に
記載された例について説明する。

第７図は上記工業用ロボットの制御］装置のブロック図
である。モータ２２に取付けられたエンコーダ２５から
の２相出力を相移動検出手段１７において、２つの相の
組み合わせにより相番号を付ける。また、その相番号は
相移動記憶手段１８によって記憶され、相移動比較手段
１９で相が変化する前の相番号と今回の相番号を比較し
、特許明細書中の表に示す相番号以外の変化をした場合
には電源コントロール手段２０に信号が出力され、モー
タ２２への電源回路２１が遮断されてモータ２２には通
電されないため安全が確保されるというものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、しかしながら例えば第８図に示すよ
うにＣＷ（時計方向）回転中に人相が欠落をおこした場
合、相番号は■→■→■→■→■→■→■・・・・・・
と変化し、表中に規定された正常の相変化とみなされる
ので、モータへの通電は継続される。しかし実際にはパ
ルスが欠落しているので、位置ずれや暴走が生じて非常
に危険である。

また第９図に示すようにＡ、Ｂ相が欠落している場合、
前記した従来技術では指令１直ＰＣと位置フィードバッ
クの偏差Ｐθが０以外の場合は常に断線給出タイミング
手段１４を常に超勤して、一定時間後に相移動検出手段
１７で相の移動が発生しなくても相移動比較手段１９で
比較を行い、異常を検出する方式をとっている。しかし
ながらモータの回転で低速では、ＰｅがＯになるために
は時間がかかり、１００ｍ５ｅｏ以上の時間をおいて比
較を行わないと指令に対する追従の遅れを検出してしま
う、従ってこの場合ある一定時間の暴走はさけられない
。

本発明の目的は、前記第８図及び第９図に示す様なエン
コーダ信号の欠落が発生した時に、すみやかにこれを検
出してモータへの通′醒を遮断し、ロボットの暴走を防
止することに有る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、エンコーダからの２相信号
人相、Ｂ相をそれぞれ独立に計数するＡ相カウンタとＢ
相カウンタと、人相、Ｂ相を計数するアップダウンカウ
ンタと、一定周期にパルスを発生するタイマーと、その
一定周期内に上記Ａ相カウンタとＢ相カウンタの増分を
計算し、その差が双方とも０の時にカウンタ変化０信号
を発生し、また同時にＡ相カウンタとＢ相カウンタの増
分の差を計算して出力するカウンタ変化検出手段と、原
点検出用Ｃ相信号が入力された時これを検出しＣ相検出
信号を発生するＣ相検出手段と、前記Ａ相とＢ相カウン
タの差分出力の絶対値が一定１直以上の時、カウンタ変
化０信号が入力され、テーボ制御部よりのモータ駆動指
令が規定値以上の時、カウンタ変化０信号が入力され、
Ｃ相検出信号が入力された時に異常信号を発生する判定
手段と、異常信号が入力された時にモータへの通電を遮
断し、ロボットを非常停止状態にする非常停止手段を備
える暴走防止装置をロボットに付加するものである。

〔作用〕

本発明は前記の構成の各手段によって、エンコーダから
の２相信号のどちらか１つの相が欠落した場合には、一
定周期内に入力される人相とＢ相のパルス数が大きく異
なることを利用し、また人相、Ｂ相ともに欠落した場合
には、サーボ制御部への指令が一定値以上かかり、モー
タが回転すべ【１へ き状態であるかどうか及びモータ１回転に１回発生する
原点検出用Ｃ相パルスが検出されたかどうかで異常を判
定しモータへの通電を遮断することによって、エンコー
ダの内部素子の破壊や電源の故障による暴走を防止する
ことができるものである。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例であるロボットの暴走防止装置に
ついて第１図から第６図を用いて説明する。第１図は本
発明の一実施例におけるロボットのモータ制御系のブロ
ック図、第２図は本実施例中のＣＷ回転時のＡ相カウン
タ、Ｂ相カウンタのカウントチャート、第３図は本実ｍ
的中のＣＣＷ回転時の人相カウンタ、Ｂ相カウンタのカ
ウントチャート、第４図は本実施例中のカウンタ変化検
出手段と判定手段の動作フロー図、第５図は本実施例に
おける人相欠落時のＡ相カウンタとＢ相カウンタのカウ
ントチャート、第６図は本実施例中におけるＡ、Ｂ相欠
落時のＡ相カウンタとＢ相力＆ンタのカウントチャート
、第７因は従来技術のロボットの暴走防止装置のブロッ
ク図、第８図。

第９図は従来技術のロボットの暴走防止装置におけるＡ
相とＡ、Ｂ相欠落時の相移動図である。第２図及び第３
図に記載された番号は人相カウンタ及びＢ相カウンタの
カウント数ＰＡ及びＰＲである。

まず第１図を用いて、ロボットのモータ制御系及びロボ
ットの暴走防止装置の構成を説明し、その後第２図から
第６図を用いてその動作について説明する。

第１図に示す様にロボットのモータ制御系が構成されて
おり、サーボ制御部１からのモータ駆動指令によりモー
タ駆動回路２はモータ５に電流を供給し、モータ３に付
加されたインクリメンタルパルスエンコーダ４から発生
する回転角に比例したパルス（人相、Ｂ相）をアップダ
ウンカウンタ９で計数し、その結果をサーボ制御部１が
参照して現在の位置及び速度を検出して所定の制御状態
となる様にモータ駆動回路２ヘモータ駆動信号を出力す
るという動作をくり返す。

ここで、上記の制御系でインクリメンタルパルスエンコ
ーダ４の信号が異常の場合はロボットが所定の状態で制
御できなくなるので暴走防止装置５によってエンコーダ
の信号（人相、Ｂ相）を監視し、異常の場合はモータ３
への通電を遮断して非常停止状態とする構成となってい
る。

次に暴走防止装ｊｉ１５の構成についてさらに詳細に説
明する。

暴走防止装置５は、インクリメンタルパルスエンコーダ
４からの２相の信号人相及びＢ相を独立して計数する人
相カウンタ６とＢ相カウンタ７、原点検出に用いるＣ相
信号の変化を検出し、Ｃ相検出信号を出力するＣ相変化
検出手段８、一定周期のパルスを発生するタイマー１２
、前記周期内での人相カウンタとＢ相カウンタの変化を
検出し、その変化がともに０の時にカウンタ変化０信号
を出力し、かつＡ相カウンタとＢ相カウンタの変化分の
差を出力するカウンタ変化検出手段１０、前記カウンタ
変化０信号が入力され、かつサーボ制御部１からのモー
タ駆動指令が指定値以上か前記Ｃ相検出手段８からのＣ
相検出信号が入力された場合と、前記Ａ相カウンタ６と
Ｂ相カウンタ７の一定周期内の変化の差が規定以上の場
合く異常信号を出力する判定手段１１、前記異常信号が
出力された場合にモータ駆動回路２へ信号出力を行いモ
ータ３への通電を停止する非常停止手段１５から構成さ
れている。

さて次に第１図より第６図を用いてその動作を詳細に説
明する。

第２図と第３図はＡ相カウンタ６とＢ相カウンタ７のカ
ウントチャートであり、それぞれの相が変化した時に計
数する。初期状態な０とした時のカウンタ値は図中のＰ
Ａ及びＰＲが示すとおりとなる。

従ってモータが正常に回転している状態か静止している
状態では一定周期内Ｔでの変化分ΔＰＡ及びΔＰ、を計
算し、下記の差分ＤＡＢを求めると以下の（１）式の条
件を溝足する。従ってカウンタ変化検出手段１０に ＤＡＢ　＝　ｌ　ａＰＡ−ユｐ、　ｌ≦１　　　・・・
・・・・・・（１）の判定を行うことでエンコーダ信号
線の人相あるいはＢ相に異常が生じた場合、例えば第５
図に示す状態を検出し、異常信号を発生できる。またこ
こでモータが静止状態で一定方向へ１パルス行ってはも
どりという振動動作をくり返すとＤＡＢは１以下とはな
らないが、タイマー１２周期でを１ｍＳかそれ以下とす
ることでその周期内でのモータの振動は機械的特性上不
可能とすることが出来る。

また次に第６図に示す様にエンコーダ信号線の人相とＢ
相の双方に異常が生じて信号が欠落した場合には人相カ
ウンタ６とＢ相カウンタとの変化値の差分ＤＡＩＩは０
となるが、以下の様な検出及び判定を行う。

すなわちカウンタ変化検出手段１０においては人相及び
Ｂ相双方の周期Ｔ内での変化が０の時にカウンタ変化０
信号を出力し、判定手段１１ではその信号が入力された
時にサーボ制御部１からのモータ駆動指令が規定値Ｃ，
以上かどうかと、Ｃ相検出手段８がＣ相のパルスを検出
した時に出力されるＣ相検出信号が入力されているかチ
エツクし、条件にあてはまる場合は異常信号を出力する
。第６図ではロボットの移動中に発生した様な場合で、
モータが回転していないと判断されるため、サーボ制御
部１よりのモータ駆動指令出力が増加し、Ｃ，以上にな
った時点で異常信号が発生する。従ってＣ１としてはあ
らゆる条件でモータが回転する最低指令値を選択すれば
よい。一方モータ１回転に１回Ｃ相パルスが発生するの
でモータが１回転するうちにＣ相検出手段８がＣ相検出
信号を出力して同様に判定手段１１は異常信号を発生す
る。従ってモータは１回転以上回転せぬうちに停止する
こととなる。

以上の様にして判定手段１１より出力された異常信号は
非常停止手段１３に入力され、モータ駆動回路２への電
源供給を遮断してロボットの暴走を防止するものである
。なお第４図にカウンタ変化検出手段１０と判定手段１
１の動作フロー図を示す。

以上のように本発明はロボット位置や速度の情報１１で
あるインクリメンタルパルスエンコータノ信号の異常を
検出するので、故障時にはモータへの電源を遮断し暴走
を防止する。故にロボットの安全性向上に大きな効果が
ある。

〔発明の効果〕

本発明によればモータに付加されたインクリメンタルパ
ルスエンコーダの２相の信号のいずれかあるいは双方に
異常が生じて信号の欠落が発生してもモータへの通電を
即やか４ＣｇｌＡ断し、ロボットを停止させることがで
きるので、安全性の高いロボットを開発することに大き
く貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるモータ制御系のブロ
ック図、第２図は本実施例中のＣＷ回転時の人相カウン
タ、Ｂ相カランタのカウントチャート、第３図は本実施
例中のＣａＷ回転時の人相カウンタ、Ｂ相カウンタのカ
ウントチャート、第４図は本実施例中のカウンタ変化検
出手段と判定手段の動作フロー図、第５図は本実施例中
の人相欠落時の人相カウンタとＢ相カウンタのカウント
チャート、第６図は本実施例中のＡ、Ｂ相欠落時のＡ相
カウンタとＢ相カウンタのカウントチャート、第７図は
従来技術例のブロック図、第８図は従来技術例における
人相欠落時の相移動図、第９図は従来技術例におけるＢ
相欠落時の相移動図である。 ６・・・人相カウンタ ７・・・Ｂ相カウンタ ８・・・Ｃ相変化検出手段 １０・・・カフ／り変化検出手段 １１・・・判定手段 １２・・・タイマー １３・・・非常停止手段。 ヌ　１　図 １２−２プアー 第 ５図 り ４（￥ｌ 第 図 上記１ａ期Ｔ聞の ＡＢ ｂＰＡ＝　３−Ｚ　Ｔ＝１ ｂＰ８”８−２＝６ ＝１６−＋１ン１ 第 ０ ４　ＦＢ＝　ｌ　２−２１＝０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マニピュレータとマニピュレータを駆動するアクチ
   ュエータと前記マニピュレータの位置、速度を検出する
   増分式パルスエンコーダを備えたロボット本体とそのロ
   ボット本体を駆動する制御装置より成るロボットにおい
   て、増分式パルスエンコーダから出力される２相のＡ相
   とＢ相信号をそれぞれ独立に計数するＡ相カウンタとＢ
   相カウンタと、一定周期のパルスを発生するタイマーと
   、一定周期内のＡ相カウンタとＢ相カウンタの変化の差
   をとるカウンタ変化検出手段と、カウンタ変化検出手段
   の差分計算値の絶対値が規定値以上の時異常信号を出力
   する判定手段と、判定手段からの異常信号によってモー
   タへの電源を遮断し、ロボットを非常停止にする非常停
   止手段を具備したことを特徴とするロボットの制御装置
   。