JPS59140521A - 位置決めサ−ボ機構の緊急停止方式 - 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】 （７）　　技　　術　　分　　野 この発明は、停止位置を指令値として与えることにより
、サーボ系を緊急に停止させることにした位置決めサー
ボ機構の緊急停止方式にかかる。

産業用ロボットやＮＣ工作機械に於て、関節や工具等の
負荷を駆動する動力源として、サーボモータを使用する
ことが多い。

サーボモータには、その軸の回転角を計測する角度検出
器が取付けられている。検出角度が、予め与えられた所
望の指令値に等しくなるように制御する位置決めサーボ
機構が設けられる。

モータ軸がとるべき角度（指令値）が記憶装置に記憶さ
れており、その値が、時系列的に、次々と読み出されて
くる。

読み出された指令値と、モータの実際の回転角とを比較
し、その差が小さくなるように、モータに流れる電流を
増減させる機構が、位置決めサーボ機構である。

これによって、ロボットの腕先やＮＣ工作機械の工具に
望み通りの動きをさせることができる。

第２図は従来例にかかる位置決めサーボ方式の構成図で
ある。

負荷４はロボットの腕や工具など任意の運動体を示す。

サーボモータ３は負荷４に結合されており、負荷４を所
望の位置へ動かすようになっている。

サーボモータ３の軸には角度検出器２が取付けられ、モ
ータの回転角θを測定し、これを電気信号として出力す
る。

一方、負荷のその時点での望みの回転角θ。は、予め記
憶装置７に記憶されている。θ。は時系列的に出力され
、サーボドライブ回路１に於て、角度検出器２で検出さ
れた現実の回転角θと比較される。

サーボドライブ回路１は、０と指令値θ。とを比較し、
両者をできるだけ接近させるように、モータ電流ＩＭ゛
をサーボモータ３へ与える。

どのようなアルゴリズムで、０を指令値θ。に接近させ
るか、については様々なものがある。いずれの方式に於
ても、θがθ　より大きい時には、θが減少する方向ヘ
モータ電流を流し、Ｏがθ。より小さい時は、θが増加
する方向ヘモーク電流を流す。この結果、負荷の回転角
θは指令値θ。に追随し、負荷は望み通りの運動を遂行
するのである。

このようなサーボ系に於て、腕先、工具などの負荷を緊
急に停止させたいことがしばしばある。

ロボットアームなどの負荷には運動を検知するためのセ
ンサが取付けである。アームなどが運動中に、未知の障
害物に衝突、接触した場合、或は工作機械の工具などが
損傷を受けた場合、センサがこれを検知し、腕などの負
荷の動きを緊急に停止させるのが望ましい。

緊急停止させるため、従来は、モータに流れる電流を遮
断するようになっていた。しかし、モータ電流を切って
も、負荷の慣性が大きい場合、慣性のため、腕先や工具
は、運動を継続し、停止するまでに長い時間を要する。

また、障害物等と接触した位置に止まらず、接触点をと
おり越した点で停止する。

機械的なブレーキをモータに装着しておく方法もある。

しかし、これは、機構が大型で、また複雑になるから、
高価になる、という欠点があった。

（イ）本発明の目的 本発明は、このような位置決めサーボ機構に於て、簡単
な電子回路を追加するだけで、サーボ系を緊急に停止さ
せる必要のある場合には強力な制動力をサーボモータに
与え、短時間にサーボ系を停止させることができる緊急
停止方式を与えることを目的とする。

（つ）本発明のサーボ方式 本発明のサーボ方式を第１図によって説明する。

この構成の内、サーボドライブ回路１、角度検出器２、
サーボモータ３、負荷４などの要素は、第２図に示す従
来例のものと同じである。

異なるところはふたつある。

ひとつは、角度指令値θが、切り換えスイッチ５を通し
てサーボドライブ回路に入力されている、ということで
ある。

今ひとつは、角度検出器２からの角度信号が保持回路６
を通して、切り換えスイッチ５に入力されている、とい
う事である。

緊急停止人力Ｅｓは、切り換えスイッチ５に切り換え信
号Ｓを、保持回路６に保持信号りを与えて、これらのス
イッチ、回路を制御する。

切り換え信号ＳがＯの時、切り換えスイッチの入力ａが
出力に現われる。切り換え信号Ｓが１の時切り換えスイ
ッチの入力すが出力に現われる。

このように、Ｓが０又は１であるのに従い、８人力又は
ｂ入力を択一的に出力するのが切り換えスイッチ５の機
能である。

切り換えスイッチ５は、θ、θがデジタル信号で与えら
れる場合は、アンドゲートやオアゲート等の論理素子に
よって構成することができる。θ、θがアナログ信号で
ある場合は、切り換えスイッチ５はトランジスタ、抵抗
などで構成できる。アナログスイッチ機能を有する専用
のＩＣもある。

保持回路６は、保持信号りが０である間、入力の値をそ
のまま出力する。

保持信号りがＯから１になった時、その直前の入力の値
を記憶して、ｈが１である期間同じ値を出力し続りる。

保持回路６は、θがデジタル信号である場合、Ｄフリッ
プフロップなどにより構成できる。θがアナログ信号で
ある場合、保持回路６は、トランジスタ、コンデンサ等
を含むサンプルホールド回路によって構成することがで
きる。

以」二の構成に於て、動作を説明する。

正常に運転が続行されている場合、緊急停止人力ＥＳは
０、切り換え信号も０、保持信号ｈ′＃Ｊｏである。

記憶装置７から、時系列的に負荷４が取るべき指令値θ
が次々と読み出されてくる。指令値θ。

は、切り換えスイッチ５のａ入力に入力されており、Ｓ
−０であるから、そのまま出力されて、サーボドライブ
回路１に入る。

角度検出器２は、サーボモータ３のモータ軸の実際の回
転角０を検出し、サーボドライブ回路１に伝える。

サーボドライブ回路１は、θをθ。に近づける方向へ、
適当なモータ電流ＩＭをサーボモータ３に与える。サー
ボモータ３は負荷４を駆動し、指令値θ　に負荷４を変
位させる。

以上が正常運転である。なんらかの異常が発生したとす
る。たとえば、負荷であるロボットアームが作業対象で
はない未知の障害物に接触した場合などである。また、
負荷である工具が損傷を受けた場合である。このような
異常を検知する機構が働いて、緊急停止人力Ｅｓが１に
なったとする。

保持回路６は、Ｅｓが１になった瞬間のθの値θ３を記
憶する。ｈが１である間同じθ　を保持回路６は出力し
続ける。θ５は停止角度と呼ぶ。

一方、切り換えスイッチ５では、Ｓが１になるので、ｂ
入力が出力へと伝えられる。つまり、保持回路６からの
停止角度Ｏｓが、切り換えスイッチ５を経てサーボドラ
イブ回路１に入力されるのである。サーボドライブ回路
１では記憶装置７に記憶された指令値θの代りに、停止
角度θ　と、実際ＯＳ の角度θとを比較し、θをθ８に近づけるようサーボモ
ータ３を制御する。すなわち、サーボモータ３に、θが
０８に近づく方向に適当な大きさのモータ電流ＩＭを供
給する。

負荷４が慣性によって、停止位置を越えて回転するが、
停止位置へ戻すように、サーボドライブ回路１がサーボ
モータ３を制御する。結局、早やかに、負荷は停止角度
ＯＳに停止する。

単に、モータ電流を切るのではなく、停止位置を越えた
後は、反対方向にモータ電流を流し、強力な制動力を与
える。このため、高速運動していた負荷も、短い時間内
で停止させることができる。

に）　　効　　　果 緊急に停止すべき時に、本発明のサーボ方式では、指令
値θに停止位置ＯＳを置換えてしまうので、瞬間的に停
止させることができる。停止信号が出た時の角度θ　を
越えて負荷が動くと、θ８にもどすようなモータ電流−
を流すので、制動力が強いのである。

しかも、停止信号が発せられた時点での負荷の位置θ８
に正しく停止する。θ５をゆきすぎた位置に停止するの
ではない。

け）　　用　　　　　途 この発明は （ａ）　　産業用ロボット （１））ＮＧ工作機械 などの位置決めサーボ機構に応用することができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置決めサーボ機構の緊急停止方式を
示す機構図。 第２図は従来例に係る位置決めサーボ機構の機構図。 １　　・・・・・・・・・　　サーボドライブ回路２　
・・・・・・・・・角度検出器 ３　・・・・・・・・・　サーボモータ４　　・・・・
・・・・・　　負　　　　　　　　荷５　　・・・・・
・・・・　切り換えスイッチ６　　・・・・・・・・・
　　保　　持　　回　　路７　　・・・・・・・・・　
　記　　憶　　装　　置θ　　・・・・・・・・・　　
指　　　令　　　値θ　・・・・・・・・・　現在の角
度変位θ　　・・・・・・・・・　　停　　止　　角　
　度Ｅｓ　・・・・・・・・・　緊急停止人力ｈ　　・
・・・・・・・・　　保　　持　　信　　号Ｓ　・・・
・・・・・・　切り換え信愛ＩＭ・・・・・・・・・　
モータ電流 光　　明　　者　　　　　竹　　本　　　　　　晃（Ｕ
）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷４を駆動するサーボモータ３と、サーボモータ３又
   は負荷４の回転角θを測定する角度検出器２と、θが予
   め与えられた指令値θに等しくなるようにサーボモータ
   ３に与える電流又は電圧を増減するサーボドライブ回路
   １と、角度検出器２の出力である回転角θを記憶し保持
   する保持回路常時に切り換えスイッチ５は指令値θをサ
   ーボドライブ回路１へ伝達し、緊急停止入力信号Ｅｓが
   加えられた時は、保持回路６はその時の角度θ８を記憶
   保持し、切り換えスイッチ５は、当該停止角度θ　をサ
   ーボドライブ回路１へ伝達するよう構成した事を特徴と
   する位置決めサーボ機構の緊急停止方式。