JPS5877488A - 工業用ロボツトの暴走防止装置 - 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】 この発明は工業用ロボットの暴走防止装置に関する。

ロボットの可動部（アーム等）を駆動する駆動源には、
制御性のよさ、メインテナンスの有利性からＤＣサーボ
モータが多く採用されている。そして、ロボット構成部
内の状態検出のための内界計測センサにハ、パルスエン
コーダとタコジェネレータを用いることが多い。前者は
位置制御のための位置データを与え、後者は速度制御の
ための速度データを与える。

ところで、後者のタコジェネレータの出力は、負のフィ
ードバック信号を与えるので、もし断線やブラシの接触
不良等によりタコジェネレータの信号がサーボアンプに
入力されないような故障が生じると、サーボアンプの出
力は正負いずれかの限界まで振り切り、モータは最高速
で回転してしまう。このようなことがおこると、可動部
は暴走し、ロボット自体又は周囲の機器を損傷するのみ
ならず人体へ危害を加えることになる。特に、教示・再
生型のロボットの場合には、教示時、人がアームを手に
持ってロボットに極めて近いところで作業したり、教示
盤を用いるときでも教示軌跡を確認しながらアーム至近
距離で作業する゛ので大変危険である。

それゆえに、この発明の目的は、タコジェネレータに起
因するロボット可動部の暴走を未然に防止する装置を提
供することにある。

そこで、この発明を要約すれば、ロボットの可動部を゛
駆動するモータに連結されたパルスエンコーダとタコジ
ェネレータとの出力に基づいてサーボ制御される工業用
ロボットにおいて、タコジェネレータの出力電圧と、パ
ルスエンコーダからの周波パルスを電圧に変換する周波
数・電圧変換器の出力とを比較回路で比較し、この比較
回路の出力変化に応答して前記モータの電源を遮断する
ようにしたことを特徴としている。

以下、この発明を図示の実施例に基づいて説明する。

一実施例のブロック図で示すように、１はアーム駆動用
のＤＣサーボモータ、２はタコジェネレータ、３はパル
スジ壬ネレータ（又はパルスエンコーダ）でこれら王者
は周知のごとく互に連結されている。４は制御・演算部
であり、この例ではマイクロコンピュータを用いている
（以下、これをｌ’−ＣＰ　ＵＪという）。５はＤ／Ａ
コンバータでｃｐｕ４からのディジタル信号をアナログ
電圧Ｖに変換する。６はサーボアンプを含むサーボモー
タ制御電源で（以下、「ドライブユニット」という。）
、モータ１の電機子に電圧を印加する。この電圧は制御
指令を発する側すなわちＤ／Ａコンバータ５からの電圧
■と前記タコジェネレータ２で検出され、負のフィード
バックとしての実際速度電圧Ｖとに基づいて制御される
。制御態様はサイリスタ制御又はトランジスタ制御等に
よる。また、モータ１からドライブユニット６へ直接的
に電流のフィードバックも行なわれている。７はアップ
ダウンカウント可能なパルスカウンタで、パルスジェネ
レータ２からのパルスを計数し、この計数値はＣＰＵ４
へ入力され可動部の現在値を与えるデータのもととなる
。ｃｐｕ４はこの現在値を与えるデータを続み込んだ後
、内部で演算した目標値との偏差にソフトゲインを乗じ
、Ｄ／Ａコンバータ５へ動作指令値を与える。

ここで、タコジェネレータ２以外の構成部分たとえばパ
ルスジェネレータ３・やパルスカウンタ７が故障したと
叡は、ＣＰＵ４が簡単に検知でき暴走を未然に防止でき
る。すなわち、−例を挙げると、パルスジェネレータか
らのパルスが入力されなり逐ったり、パルスカウンタが
計数不可となった場合にはＣＰＵ４からの動作指令値に
対しパルスカウンタ７の値が単位時間当り全く変化しな
いか、著しく変化が少ないということになり、ＣＰＵ４
はこの変化をソフトウェアに′より簡単に検知できる。

そして、この場合、目標値との偏差は拡大するばかりで
、そのまま出力し絖ける暴走が起こってしまうがＣＰＵ
４はこれに基づき、暴走が起ったものと判断してドライ
ブユニット６へ信号を発し、サーボ電源を遮断するとと
もにモータ１を停止させればよい。

しかし、第１図からも明らかなように、タコジェネレー
タ２の出力はドライブユニット６に与えられるのみで、
ｃｐｕ４の制御からは切り離されている。ここに、タコ
ジェネレータ２に係る故障につき特別に考慮しなければ
ならない理由がある。

構成について、８は比較回路、９は周波数−電圧変換回
路（ＦＶＣ）であり、タコジェネレータ２の出力電圧■
は比較回路８の一方入力に与えられ、パルスジェネレー
タ３の出力はＦＶＣ９を介して比較回路“８９他方入力
へ与えられる。そして、比較回路８の出力はドライブユ
ニット６へ信号を与えるように接続されている。前記Ｆ
ＶＣ９は、パルスジェネレータ３から入来するパルスの
周波数に比例した電圧ｖＦｖｃを出力する。ロボットが
正常運転をしている場合は、常時このＦＶＣ９の出力電
圧ｖＦＶＣが゛タコジェネレータ２の出力電圧Ｖをわず
かに上回るように（Ｖ＞ＶＦｖＣ）　、比較回路８の均
衡を保持させておく。この均衡が保持されている限りは
、比較回路８からは有意な信号が出力されない、たとえ
ばロウレベルのままであき る。

タコジェネレータ２に断線等の故障が生じると、ただち
にＶ→０、したがってｖ＜　ｖＦＶＣとなり、比較回路
８の出力は反転（たとえば）・イレベルへ急上昇）する
。この出力変化はただちにドライブユニット６へ伝達さ
れ、サーボ電源を瞬時に遮断する。なお、この信号伝達
はリレーとその接点を用いてよい。また、比較回路８の
出力は常時ＣＰＵ４へ与えるように接続しておいてもよ
い。ＣＰＵ４がロボットの複数自由度に対応した各軸の
故障状態をモニタするために便利である。さらに、故障
した軸に対応する表示（例えばラシブ表示）を行なうよ
うにすることができる。

第２図は上記実施例の詳細な回路図である。ここでは、
５自由度のロボットで３軸のそれぞれに第１図の構成が
とられているものを示す（ただしＣＰＵ４は各軸とも共
通）。１０は第１軸に対応した回路、２０は第２軸に、
３０は第３軸に対応した回路である。回路２０．３０は
回路１０と概ね同様の構成であり内部の詳細は省略しで
ある。

１１はパルスジェネレータ３からの出力を受けるととも
に波形成形するレシーバ回路、１２はＦＶＣ。

１３はタコジェネレータ２の出力を受けその絶対値電圧
を出力する絶対値回路、１４は比剪回路、１５は２系統
の電圧をバランスさせるための調整回路、１６はドライ
バ回路、１７はドライバ回路１６と接続されたリレーで
ある。このり、レー１７の常閉接点１７ａはサーボ電源
回路を０Ｎ１０ＦＦするリレーの励起回路と直列に接続
されている。

一方、リレー１７の常開接点１７ｂはＣＰＵ４と接続さ
れている。２７は回路２０のリレーであり、３７は回路
３０のリレーである。常閉接点１７ａ。

２７ａおよび３７ａは直列に接続され、このいずれかの
接点が開となればどの軸に対応するサーボ電源も消勢さ
れ、モータへの電流供給が停止し、ロボット可動部は全
体がただちに停止する。このようにしてタコジェネレー
タの故障に基づく暴走は有効に防止される。

以上のように、この発明によれば、制御・演算部の制御
下にないタコジェネレータに起因する故障が生じてもタ
コジェネレータ出力とパルスジェネレータ出力に基づく
電圧信号との比較によりただちにサーボ電源を遮断する
ようにしたので、ロボット可動部の暴走を有効かつ未然
に防止できる効果があり、機器の損傷９人身事故を回避
しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は複
数軸に対応して示した実施例の詳細回路図である。 １・・・モータ、２・・・タコジェネレータ、３・・・
パルスジェネレータ、４・・・ｃｐｕ、６・・・ドライ
ブユニット、８・・・比較回路、９・・・周波数−電圧
変換回路、１７・・・リレー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可動部を駆動するモータに連結したパルスエンコ
   ーダとタコジェネレータとの出力に基づいてサーボ制御
   される工業用ロボットにおいて、前記タコジェネレータ
   の出力と２周波数・電圧変換器を介して前記パルスジェ
   ネレータの出力とを与える比較回路を設けるとともに、
   該比較回路の出力変化に応じて前記モータの電源を遮断
   するようにしたことを特徴とする工業用ロボットの暴走
   防止装置。