JPH0911181A - ロボットの緊急停止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マニピュレータや減速機構等への衝撃を減少
させると共に、モータブレーキの磨耗を低減させる。 【構成】 ロボットに組み込まれたモータを減速時の制
動トルクとモータブレーキとで停止させることによりロ
ボットを緊急停止させるように、モータの減速を開始し
てから待ち時間の経過後に、モータブレーキを作動させ
る。制動トルクを制限するリミット値を、通常停止時の
通常停止用リミット値よりも小さな緊急停止用リミット
値に変更させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットをモータの制
動トルクとモータブレーキとで緊急停止させるロボット
の緊急停止方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロボットは、複数のモータを制御するこ
とにより所定の動作を繰り返すようになっているが、周
辺装置の故障やワークの不良等の異常が発生したときに
安全性の確保や破損を防止するため、動作の途中で姿勢
を保持しながら緊急停止できることが必要とされてい
る。

【０００３】そこで、例えば特開平５−１４６９８９号
公報には、図３に示すように、緊急停止時にブレーキ指
令信号を出力してモータブレーキを作動させる（ハード
ウエアインターロック）と同時に、マニピュレータの速
度指令値をゼロ（０）に設定したり、或いは位置指令値
を停止にとって必要最小限の値に設定することによっ
て、モータを短時間で減速して停止させる緊急停止方法
が開示されている。そして、この方法によれば、緊急停
止時に、回転中のモータを所定時間後に停止させるよう
にモータに対して速度指令信号が出力されるため、モー
タの減速による制動トルクとモータブレーキとで緊急停
止させることが可能になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、モータの減速と同時にモータブレーキを作
動させると、モータの高速回転時にモータブレーキが作
動することになるため、モータブレーキが早期に磨耗す
ると共に、大きな衝撃により損傷し易いものになるとい
う問題がある。さらに、例えばモータが定格を越える高
トルク状態で作動し、マニピュレータが重力方向に激し
く移動しているときに、上記従来の方法でロボットが緊
急停止されると、モータの制動トルクとブレーキトルク
と重力とが一方向に生じ、過大な衝撃がマニピュレータ
や減速機構等に付与され、これらの機構を破損させるこ
とがあるという問題もある。

【０００５】従って、本発明においては、マニピュレー
タや減速機構等への衝撃を減少させることができると共
に、モータブレーキの磨耗や衝撃を低減させることがで
きる緊急停止方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、請求項１の発明は、ロボットに組み込まれたモータ
を減速時の制動トルクとモータブレーキとで停止させる
ことによって、該ロボットを緊急停止させるロボットの
緊急停止方法において、上記モータの減速を開始してか
ら待ち時間の経過後に、上記モータブレーキを作動させ
ることを特徴としている。

【０００７】また、請求項２の発明は、上記制動トルク
を制限するリミット値が、通常停止時の通常停止用リミ
ット値よりも小さな緊急停止用リミット値に変更される
ことを特徴としている。

【０００８】

【作用】請求項１の構成によれば、モータの減速を開始
してから待ち時間の経過後に、モータブレーキを作動さ
せるようになっているため、モータが回転速度を低下さ
せたときに、モータブレーキが作動されることになる。
従って、モータの減速開始時から高速回転するモータに
対してモータブレーキを作動させる場合と比較して、モ
ータブレーキの磨耗を低減させることが可能になると共
に、衝撃の低下によりモータブレーキを破損させ難くす
ることが可能になる。

【０００９】また、請求項２の構成によれば、緊急停止
時に制動トルクとブレーキトルクと重力とが一方向に存
在しても、制動トルクを緊急停止用リミット値の低い値
に制限させることによって、過大な衝撃がマニピュレー
タや減速機構等に付与されないようにし、これらの機構
の破損を防止することが可能になる。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図１および図２を用いて
説明する。本実施例に係る緊急停止方法は、図２の緊急
停止制御装置において実行されるようになっている。こ
の緊急停止制御装置は、図示しないロボットのマニピュ
レータに設けられたモータ１と、このモータ１を摩擦力
により機械的に停止させて固定するモータブレーキ２
と、モータ１の作動を制御するモータ制御系３と、モー
タブレーキ２の作動を制御するブレーキ制御系４と、モ
ータ制御系３およびブレーキ制御系４に対して緊急停止
指令信号ａや動作指令信号ｆ等の各種の指令信号を出力
するＣＰＵ５とを有している。

【００１１】上記のモータ制御系３は、ＣＰＵ５に接続
された速度制御部６およびトルクリミット回路８と、こ
れらの回路６・８に接続された電流制御部７とを有して
いる。速度制御部６は、ＣＰＵ５からの信号内容に応じ
た速度指令信号ｂを電流制御部７に出力するようになっ
ており、電流制御部７は、速度指令信号ｂに応じた駆動
電流ｄをモータ１に対して出力するようになっている。
即ち、例えば緊急停止指令信号ａが速度制御部６に入力
された場合には、速度制御部６が速度指令信号ｂを所定
時間後にゼロとなるように減少させることによって、モ
ータ１を所定時間後に停止させるように電流制御部７に
対して駆動電流ｄを出力させるようになっている。

【００１２】また、トルクリミット回路８は、緊急停止
指令信号ａが入力されてから一定時間の経過後に、トル
クリミット信号ｃを電流制御部７に出力するようになっ
ている。尚、上記の一定時間は、後述のブレーキ遅延回
路１０におけるブレーキ指令信号ｅを保持する経過時間
と等しい時間であることが望ましい。また、電流制御部
７は、トルクリミット信号ｃが入力されたときに、駆動
電流ｄのリミット値を通常停止用リミット値よりも小さ
な緊急停止用リミット値に変更するようになっている。
これにより、駆動電流ｄにより発生するモータ１の制動
トルクは、緊急停止用リミット値により通常停止時より
も小さな値に制限されるようになっており、緊急停止時
に制動トルクとブレーキトルクと重力とが一方向に存在
しても、マニピュレータや減速機構等に対して過大な衝
撃を付与させないようになっている。

【００１３】一方、ブレーキ制御系４は、ＣＰＵ５に接
続されたブレーキ制御部９と、ブレーキ制御部９に接続
されたブレーキ遅延回路１０とを有している。ブレーキ
制御部９は、緊急停止指令信号ａがＣＰＵ５から入力さ
れたときに、ブレーキ遅延回路１０に対してブレーキ指
令信号ｅを出力するようになっており、ブレーキ遅延回
路１０は、ブレーキ指令信号ｅが入力されてから待ち時
間の経過後に、ブレーキ指令信号ｅをモータブレーキ２
に対して出力し、モータブレーキ２の摩擦力による機械
的なブレーキ動作を実行させるようになっている。尚、
待ち時間は、モータ１が緊急停止される際に、モータブ
レーキ２が大きく磨耗しない程度の回転速度にモータ１
が減速されるまでに要する時間に設定されている。

【００１４】上記の構成において、緊急停止制御装置の
動作を通じて緊急停止方法について説明する。

【００１５】先ず、ロボットを作動させる場合には、ロ
ボットのマニピュレータに組み込まれたモータ１を回転
させるべき適切な動作指令信号ｆがＣＰＵ５から速度制
御部６に出力されることになる。電流制御部７は、動作
指令信号ｆに基づいて適切なモータ１の回転速度を算出
し、この回転速度を速度指令信号ｂとして電流制御部７
に出力することになる。そして、電流制御部７は、速度
指令信号ｂに基づいて適切な各相電流を算出し、駆動電
流ｄをモータ１に供給することになる。

【００１６】また、ＣＰＵ５は、モータ１に駆動電流ｄ
が供給され始めるタイミングで動作指令信号ｆを出力す
ることになる。動作指令信号ｆは、ブレーキ制御部９に
入力されることになり、ブレーキ制御部９は、危険防止
のためのハードウエアインターロックがかかっていなけ
れば、ブレーキ遅延回路１０を介してモータブレーキ２
にブレーキ解除信号を出力し、モータブレーキ２による
ブレーキ動作を解除させることになる。これにより、モ
ータ１が駆動電流ｄの供給とブレーキ動作の解除とで回
転を開始し、ロボットが作動することになる。

【００１７】次に、ロボットを緊急停止させる場合に
は、ＣＰＵ５から緊急停止指令信号ａが出力されること
になる。緊急停止指令信号ａは、速度制御部６、トルク
リミット回路８、およびブレーキ制御部９にそれぞれ出
力されることになり、図１に示すように、速度制御部６
は、速度指令信号ｂを緊急停止指令信号ａの入力時点か
ら所定時間の経過後にゼロとなるように減少させながら
電流制御部７に出力することになる。そして、速度指令
信号ｂが入力された電流制御部７は、図示しないモータ
用電源内にチャージされたコンデンサ容量を用いて駆動
電流ｄをモータ１に供給し、この駆動電流ｄにより制動
トルクを発生させながらモータ１を徐々に減速させて停
止させることになる。

【００１８】また、トルクリミット回路８は、緊急停止
指令信号ａが入力されてから一定時間の経過後にトルク
リミット信号ｃを電流制御部７に出力し、電流制御部７
における駆動電流ｄのリミット値を通常停止用リミット
値から緊急停止用リミット値に変更させることになる。
これにより、緊急停止時において、モータ１の制動トル
クとブレーキトルクと重力とが一方向に生じても、緊急
停止用リミット値により駆動電流ｄが制限されることに
よって、制動トルクの最大値が緊急停止用リミット値に
より制限されるため、マニピュレータや減速機構等が過
大な衝撃により破損することはない。

【００１９】また、ブレーキ制御部９は、緊急停止指令
信号ａが入力されることによって、ブレーキ指令信号ｅ
を出力することになる。このブレーキ指令信号ｅは、ブ
レーキ遅延回路１０に入力され、ブレーキ遅延回路１０
において一時的に保持された後、待ち時間の経過後にモ
ータブレーキ２に出力されることになる。そして、モー
タブレーキ２は、減速中のモータ１に対して作動し、上
述の速度制御部６および電流制御部７によるモータ１の
停止と共に、モータ１を摩擦力により機械的に停止させ
ることになる。この際、モータブレーキ２の作動時期
は、ブレーキ遅延回路１０におけるブレーキ指令信号ｅ
の保持によって、モータ１の回転速度がモータブレーキ
２を大きく磨耗させない程度にまで減速された待ち時間
の経過後とされている。従って、モータブレーキ２がモ
ータ１の回転途中で作動しても、モータブレーキ２は、
磨耗が僅かなものとなり、破損し難いものになる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明は、以上のように、ロボ
ットに組み込まれたモータを減速時の制動トルクとモー
タブレーキとで停止させることによって、該ロボットを
緊急停止させるロボットの緊急停止方法において、上記
モータの減速を開始してから待ち時間の経過後に、上記
モータブレーキを作動させる構成である。

【００２１】これにより、モータが回転速度を低下させ
たときに、モータブレーキが作動されることになるた
め、モータの減速開始時から高速回転するモータに対し
てモータブレーキを作動させる場合と比較して、モータ
ブレーキの磨耗を低減させることが可能になると共に、
衝撃の低下によりモータブレーキを破損させ難くするこ
とが可能になるという効果を奏する。

【００２２】また、請求項２の発明は、請求項１の制動
トルクを制限するリミット値が、通常停止時の通常停止
用リミット値よりも小さな緊急停止用リミット値に変更
される構成である。

【００２３】これにより、緊急停止時にモータの制動ト
ルクとブレーキトルクと重力とが一方向に生じても、制
動トルクを緊急停止用リミット値の低い値に制限させる
ことによって、過大な衝撃がマニピュレータや減速機構
等に付与されないようにし、これらの機構の破損を防止
することが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】緊急停止制御装置の信号状態を示す説明図であ
る。

【図２】緊急停止制御装置のブロック図である。

【図３】従来の緊急停止制御装置の信号状態を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ モータ ２ モータブレーキ ３ モータ制御系 ４ ブレーキ制御系 ５ ＣＰＵ ６ 速度制御部 ７ 電流制御部 ８ トルクリミット回路 ９ ブレーキ制御部 １０ ブレーキ遅延回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 研 愛知県豊橋市三弥町字中原１番地２ 株式 会社神戸製鋼所豊橋ＦＡ・ロボットセンタ ー内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットに組み込まれたモータを減速時
   の制動トルクとモータブレーキとで停止させることによ
   って、該ロボットを緊急停止させるロボットの緊急停止
   方法において、 上記モータの減速を開始してから待ち時間の経過後に、
   上記モータブレーキを作動させることを特徴とするロボ
   ットの緊急停止方法。
2. 【請求項２】 上記制動トルクを制限するリミット値
   が、通常停止時の通常停止用リミット値よりも小さな緊
   急停止用リミット値に変更されることを特徴とする請求
   項１記載のロボットの緊急停止方法。