JPH0413118B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボツト等のサーボ制御を行
う機械において、ホールド停止を行つた際、何ら
かの異常事態によりホールド停止命令にもかかわ
らず機械が動き出そうとした場合、これをすばや
く検出して事故発生を防止するホールド停止監視
装置に関する。

〔従来の技術〕

産業用ロボツトにおいては、作業上のトラブル
発生時、あるいはメインテナンス時等に、ロボツ
トを停止した状態で人がロボツトの周囲の危険領
域に入り、必要な作業を行わねばならないことが
ある。

このような場合、ロボツトの駆動エネルギを遮
断して、ロボツトを完全な停止状態とすれば、安
全である。

しかし、ロボツトをこのように完全停止状態と
すると、再起動に手間がかかるともに、停止前の
状態から位置が狂つてしまう等の問題が生じてし
まい、作業性が著しく低下してしまう。

このため、従来より、ロボツトをホールド停止
状態（制御装置の制御下でロボツトの動作を停止
させている状態で、制御装置はロボツトの停止位
置を把握しており、駆動エネルギは遮断されてい
ない）にして、人が危険領域に入り、必要な作業
を行つた後、危険領域から出てロボツトを再起動
するという手順が取られることがあつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、制御装置はロボツトにホールド停止
を命令しているときも動作状態にある。したがつ
て、従来においては、上述のようにロボツトをホ
ールド停止させて人が危険領域に入つた場合、雑
音の侵入や故障等による制御装置の誤動作等を原
因として、ホールド停止命令に反してロボツトが
動作してしまい、危険領域内にいる人間に危害を
及ぼす危険性があつた。

これ故、ホールド停止中の作業を可能とする安
全システムの必要性が近年強く要請されるように
なつて来た。

そこで、本発明者は既に特願昭61−228313号等
において駆動源である電動機の電流を監視するこ
とにより、ホールド停止状態を監視する方式を提
案しているが、この電動機電流監視方式は、水平
多関節ロボツトにはそのまま適用できるが、停止
トルクが重力の影響を受けるロボツト（すなわ
ち、重力に抗してロボツトを所定位置に停止させ
ておくためにトルクが必要で、ホールド停止中に
も比較的に大きな電流が電動機に流れるロボツ
ト）に適用するには工夫が必要となつていた。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来の問題点を解決するために
なされたもので、産業用ロボツト等のサーボ制御
を行う機械において、ホールド停止を行つた際、
何らかの異常事態によりホールド停止命令にもか
かわらず機械が動き出そうとした場合、これをす
ばやく検出して事故発生を防止することができ、
かつホールド停止位置を直接監視することによ
り、停止トルクが重力の影響を受けるロボツトの
場合においても重力の影響を考慮する必要がな
く、しかもフエイルセーフな停止監視装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるホールド停止監視装置は、ホール
ド停止の対象となる動力軸に組み合わされて、該
動力軸を駆動側、自己を被動側とする摩擦クラツ
チを構成する被動回転体と、定常運転時は通電さ
れて前記被動回転体を前記動力軸から切り離す向
きに移動させようとする電磁力を発生する一方、
ホールド停止時には通電を停止される電磁コイル
と、前記被動回転体を前記動力軸に接続させる向
きに付勢する接続付勢手段と、前記被動回転体を
所定回転位置に向かつて付勢する復帰付勢手段
と、前記被動回転体が前記所定回転位置から一定
以上回転すると開放される常閉スイツチとを有し
てなるものである。

〔作用〕

本発明において、ロボツトの定常運転時は、電
磁コイルに通電されているので、電磁力により被
動回転体は動力軸から切り離されている。したが
つて、動力軸が回転されても、被動回転体は復帰
付勢手段の付勢力により所定の回転位置にある。

ところが、ホールド停止命令が出されると、コ
イルに対する通電が停止されるので、前記電磁力
は消失し、接続付勢手段の付勢力により被動回転
体が動力軸に接続される。したがつて、万一何ら
かの異常事態により前記停止命令にもかかわらず
動力軸が停止位置より一定以上回転しようとする
と、これと一体に被動回転体も一定以上回転しよ
うとするので、常閉スイツチが開放される。

したがつて、常閉スイツチが開放されたとき、
ロボツト等の対象機械を非常停止する構成として
おけば、何らかの異常事態により停止命令にもか
かわらず動力軸が停止位置より一定以上回転しよ
うとしたとき、ロボツト等を直ちに非常停止させ
ることができる。

また、このホールド停止監視装置をリセツトす
るには、コイルに通電する。すると、電磁力によ
り被動回転体は再び動力軸から切り離され、被動
回転体は動力軸に対し自由となり、復帰付勢手段
の付勢力により前記所定の回転位置に復帰し、装
置は初期状態に復帰する。

このホールド停止監視装置においては、ホール
ド停止位置を直接監視するので、停止トルクが重
力の影響を受けるロボツトの場合においても重力
の影響を考慮する必要がない。

また、このホールド停止監視装置は、 (a) 常閉スイツチが接点不良を生じたときは、該
スイツチが開放状態となり、該スイツチにより
電流が遮断されるので、非常停止命令が出され
る。

(b) 断線等により電磁コイルへの電流が遮断され
た場合にも、ホールド停止監視が実行される。

等のことから、フエイルセイフで安全である。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

第１図から３図までは本発明の一実施例を示
す。この実施例において、１は産業用ロボツトに
おいて動力を伝達する動力軸の一つであり、この
動力軸１としては、例えばロボツトの関節軸、電
動機軸、あるいは減速機軸等を選択することがで
きる。２は動力軸１を支承する軸受を示してい
る。

３は被動回転体であり、動力軸１と同軸で、回
転可能かつ軸線方向に移動可能に支持された軸３
ａと、この軸３ａの一端部に固定された磁性体か
らなるアーマチユア３ｂと、前記軸３ａの他端部
に固定された円板３ｃと、前記軸３ａに、該軸３
ａに対し直角方向に延びるように固定されたスイ
ツチ操作アーム３ｄとからなる。前記円板３ｃは
動力軸１の一端に対向されており、該円板３ｃの
動力軸１に対向する面には摩擦材４が貼付されて
いる。ここにおいて、前記動力軸１と円板３ｃと
は、動力軸１を駆動側、円板３ｃを被動側とする
摩擦クラツチを構成している。

前記被動回転体３は、圧縮コイルバネからなる
接続バネ５により、円板３ｃが摩擦材４を介して
動力軸１の一端に押圧される向きに付勢されてい
る。前記アーマチユア３ｂは電磁コイル６に囲ま
れている。この電磁コイル６は、ロボツトの定常
運転時には通電されて、アーマチユア３ｂに動力
軸１から遠ざかる向きの電磁力を作用する一方、
ホールド停止時には停電を停止される。

前記スイツチ操作アーム３ｄひいては被動回転
体３全体は、互いに反対方向に力を作用する一対
の復帰バネ７により所定回転位置（第１図の位
置）に向かつて付勢されている。なお、前記復帰
バネ７はそれぞれ引張りコイルバネにより構成さ
れている。

前記スイツチ操作アーム３ｄの両側には一対の
常時閉のマイクロスイツチ８が、該スイツチ８の
押しボタン等のアクチユエータ８ａをスイツチ操
作アーム３ｄに対向させて固定設置されている。
ここで、前記スイツチ操作アーム３ｄが前記所定
回転位置にあるとき、一対のマイクロスイツチ８
のアクチユエータ８ａとスイツチ操作アーム３ｄ
との間にはそれぞれ適当な間〓が形成される。

前記マイクロスイツチ８は、図示しない非常停
止回路に接続されており、この非常停止回路は、
電源オン時に該スイツチ８が開放されると、ロボ
ツトを非常停止させるようになつている。

次に、本実施例の作動を説明する。

ロボツトの定常運転時は、コイル６に通電され
ているので、電磁力により第１図および２図のよ
うにオーマチユア３ｂひいては被動回転体３全体
は動力軸１から遠ざかる向きの力を作用され、円
板３ｃは接続バネ５に抗して動力軸１の一端から
離間されている（すなわち、前記クラツチは断状
態となつている）。したがつて、動力軸１が回転
されても、復帰バネ７の力により被動回転体３は
前記所定の回転位置（第１図の位置）にある。

他方、ホールド停止命令が出されると、コイル
６に対する通電が停止されるので、前記電磁力は
消失し、第３図のように被動回転体３の円板３ｃ
が接続バネ５の力により動力軸１の一端に押圧さ
れる（すなわち、前記クラツチは接続状態とな
る）。したがつて、万一何らかの異常事態により
前記停止命令にもかかわらず動力軸１が停止位置
よりいずれかの方向に一定以上回転しようとする
と、スイツチ操作アーム３ｄがいずれかのマイク
ロスイツチ８のアクチユエータ８ａを押圧し、該
スイツチ８を開放し、前記非常停止回路はロボツ
トを非常停止させる。

なお、本実施例では、スイツチ操作アーム３ｄ
および被動回転体３は、アクチユエータ８ａを最
大限度まで押すと、マイクロスイツチ８によりそ
れ以上の回動を規制され、以後、さらに動力軸１
が回転した場合には、動力軸１は被動回転体３に
対しスリツプしながら回転することになる。

このホールド停止監視装置を非常停止からリセ
ツトするには、コイル６に通電する。すると、電
磁力によりアーマチユア３ｂひいては被動回転体
３全体は動力軸１から遠ざかる向きの力を作用さ
れ、円板３ｃは接続バネ５に抗して再び動力軸１
の一端から離間され、被動回転体３は動力軸１に
対し自由となり、復帰バネ７の力により前記所定
の回転位置に復帰し、装置は初期状態に復帰す
る。

また、ホールド停止が正常に行われた後、定常
運転に戻る場合は、円板３ｃが前記所定の回転位
置において動力軸１に押圧されている状態におい
てコイル６に再通電がなされ、円板３ｃは前記所
定の回転位置のまま電磁力により接続バネ５に抗
して再び動力軸１の一端から離間され、被動回転
体３は動力軸１に対し自由となり、装置は初期状
態に復帰する。

このホールド停止監視装置においては、ホール
ド停止位置を直接監視するので、停止トルクが重
力の影響を受けるロボツトの場合においても重力
の影響を考慮する必要がない。

また、一般に安全システムを構成する場合、安
全であることを何らかの状態量をもつて検出し、
その状態量を情報として伝達し、出力情報が安全
を示すときだけ作業の実行を許可するようにしな
ければならない。そして、故障が生じた場合に
は、システムは安全側とならなければならない。
ここにおいて、「安全である」という情報はエネ
ルギの高い状態に、「安全でない」という情報は
エネルギの低い状態に設定できるメカニズムを構
成しなければならない。それは、故障によつてエ
ネルギの高い状態がエネルギの低い状態に変わる
ことはあつても、故障によつてエネルギの低い状
態がエネルギの高い状態に変わることは外部から
エネルギを与えない限り物理的にあり得ないから
である。

このホールド停止監視装置は次のようにこの条
件を満足し、フエイルセイフで安全である。

(a) マイクロスイツチ８が接点不良を生じたとき
は、該スイツチ８が開放状態となり、該スイツ
チ８により電流が遮断されるので、非常停止命
令が出される。

(b) 断線等によりコイル６への電流が遮断された
場合にも、ホールド停止監視が実行される。

なお、ホールド指令発生からロボツト関節軸が
停止するまでに要する時間が電磁コイル６の開放
時間を上回る場合（ロボツトによつては、例えば
高速度動作からホールド停止させる場合、急停止
による衝撃を避けるため、減速制御を行なつてお
り、このようなことが生じる）は、動力軸１と円
板３とによつて構成されるクラツチに対しオフ・
デイレー時間を設ける必要がある。ただし、故障
時、このオフ・デイレー時間が短くなるような構
成とすべきである。

第４図は本発明のホールド停止監視装置の他の
実施例を示す。この実施例において、動力軸１に
はつば部１ａが設けられている。被動回転体３
は、動力軸１と同軸で、回転可能かつ軸線方向に
移動可能とされており、かつつば部１ａに対向さ
れている。そして、この被動回転体３のつば部１
ａに対する対向面には、摩擦材４が貼付されてい
る。また、前記被動回転体３には電磁コイル６が
固定されており、この電磁コイル６は、動力軸１
に対する位置を固定された磁性体板１０に対向さ
れている。さらに、前記被動回転体３にはスイツ
チ操作アーム３ｄが固定されている。

前記被動回転体３と磁性体板１０との間には、
圧縮コイルバネからなる接続バネ５が介装されて
おり、このバネ５は被動回転体３を摩擦材４を介
してつば部３に押圧する向きに付勢している。

また、図示していないが、前記実施例の場合と
同等の機能を果す復帰バネおよびマイクロスイツ
チが設けられている。

本実施例においては、コイル６に通電されてい
るときは、電磁力によりコイル６が磁性体板１０
に吸引され、これにより被動回転体３は動力軸１
から遠ざかる向きの力を作用されるので、被動回
転体３は接続バネ５に抗してつば部１ａから離間
されている。また他方、コイル６に対する通電が
停止されると、前記電磁力は消失し、被動回転体
３が接続バネ５の力により動力軸１のつば部１ａ
に押圧される。したがつて、前記実施例と同様の
作用・効果を得ることができる。

なお、前記実施例は本発明によるホールド停止
監視装置を産業用ロボツトに対し用いた場合を示
したが、本発明によるホールド停止監視装置はロ
ボツト以外のサーボ制御を行う機械にも用いるこ
とが可能である。

また、前記実施例では、常閉スイツチとしてマ
イクロスイツチを使用しているが、マイクロスイ
ツチ以外のスイツチを使用することも可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によるホールド停止監視装
置は、ホールド停止を行つた際、何らかの異常事
態によりホールド停止命令にもかかわらず機械が
動き出そうとした場合、これをすばやく検出して
事故発生を防止することができ、かつホールド停
止位置を直接監視することにより、停止トルクが
重力の影響を受けるロボツトの場合においても重
力の影響を考慮する必要がなく、しかもフエイル
セーフであるという優れた効果を得られるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるホールド停止監視装置の
一実施例を示す斜視図、第２図および３図は前記
実施例の作動説明図、第４図は本発明の他の実施
例を示す断面図である。 １……動力軸、３……被動回転体、５……接続
バネ、６……電磁コイル、７……復帰バネ、８…
…マイクロスイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ホールド停止の対象となる動力軸に組み合わ
   されて、該動力軸を駆動側、自己を被動側とする
   摩擦クラツチを構成する被動回転体と、定常運転
   時は通電されて前記被動回転体を前記動力軸から
   切り離す向きに移動させようとする電磁力を発生
   する一方、ホールド停止時には通電を停止される
   電磁コイルと、前記被動回転体を前記動力軸に接
   続させる向きに付勢する接続付勢手段と、前記被
   動回転体を所定回転位置に向かつて付勢する復帰
   付勢手段と、前記被動回転体が前記所定回転位置
   から一定以上回転すると開放される常閉スイツチ
   とを有してなるホールド停止監視装置。