JPS60111169A - 断線検出装置 - 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】 本発明は、断線検出装置に関し、一層詳細には、自動機
械の動作制御に用いられるフィードハック線の断線状態
を確実に検出することにより、自動機械の暴走を事前に
阻止するための断線検出装置に関する。− 現在、広汎に採用されている自動機械、例えば、ロボッ
トは、その動作を殆ど電気的制御に依存している。従っ
て、ロボット先端の作用点に至るまで少なくとも数種の
電線が延在して各種センサ、サーボモータ等に接続して
いるのが一般的である。ところで、このようなロボット
を安全且つ確実に動作させるために、従来から、実際の
ロボットの動作状態をエンコーダ等を活用してコード化
し、これをフィードハック線を介して帰還させ、この信
号とロボットへの動作指令信号とを比較してチェックし
ていた。すなわち、ロボットの実際の動作状態に係不帰
還信号と、ロボットの動作指令信号とを比較し、その偏
差を確認し、許容限度内であればロボット自体正常に動
作していることを推認すると共にその限度を超えた偏差
信号が出た時、制御を逸脱したとしてロボットへ動作停
止信号を送給し、即時停止をはかっていた。

斯る検出方法は、エンコーダから延在するフイードバン
ク線の断線についても利用されてきた。然しなから、フ
ィードバンク線もふくめ多５　数の制御用導線は、屈曲
に対する耐用性に鑑み、可撓性合成樹脂被膜で絶縁され
ているのが一般的である。従って、その材質も強靭であ
るために自動機械の作用点が移動するにつれて導線が屈
曲し被膜内部の導線自体が断線する一方、外部から視認
される被覆に全く異常が存在しない場合も屡々惹起して
いた。例えば、第１図に示すように、導線２と被膜４と
が完全に断線しているような状態では、明らかにそれが
確認できるが、第２図ａの状態のように、導線２が断線
していても被膜４が損傷していない場合、未だ導通状態
も確保される一方、作用点の移動で導線が屈曲すると（
第２図ｂ）、不導通の状態に至る。

例えば、第３図に従来技術に係るサーボ制御回路を示す
。この回路構成において、ロボットの移動量は、指令値
としてパルス列化されエラーカウンタ１０の一方の入力
端に導入される。

ここでカウントされたパルスの増量分は、Ｄ／Ａ変換器
１２に導入され、アナログ信号となってモータドライバ
Ｌ４に供給される。前記モータドライバ１４は、この信
号に基きサーボモータ１６を回転駆動する。サーボモー
タ１６と同軸的に軸支されたロータリーエンコーダ１８
は、前記モータ１６の実際の回転数、すなわち、実際の
動作範囲をコード化してＡ相およびＢ相のパルス列とし
てフィードバック線２０を介して位相弁別器２２に送給
する。この場合、サーボモータ１６の正転時には、人相
が進相として位相弁別器２２に送られ、一方、サーボモ
ータ１６が逆転時には、Ｂ相が進相として位相弁別器２
２に送られることになる（第５図ａ、ｂ参照）。従って
、前記位相弁別器２２では、サーボモータ１６の正逆転
が判別されるに至る。

位相弁別器２２を経たパルス列は、前記エラーカウンタ
１０の他方の入力端に導入され、指令値に係るパルス列
との間で減算される。従って、その結果、差が存在する
時は、その分だけサーボモータ１６は、回転駆動を続け
、ロボットも全体として所定の動作を続行するが、一方
、その差が零に至った時、モータ１６は停止し、ロボッ
ト自体の動作も停止するに至る。

ところで、斯様な回路構成において、フィードバック線
２０が断線に至っていると、ロータリエンコーダ１８か
らの信号は、正確に位相弁別器２２を経てエラーカウン
タ１０には導入されない。結局、第１図に示すように、
導線２が完全な断線状態に有る時、フィードハック線２
０は、エンコーダ１８からのパルス列を全く供給するこ
とが出来ず、エラーカウンタ１ｏには指令値に係るパル
スが益々蓄積されるために、ロボットは、不必要な動作
を続行して暴走するに至る。然しながら、導線２が、第
２図ａ、ｂのように不完全な断線状態にある時、ロータ
リエンコーダ１８からのパルス列は、一部エラーカウン
タ１０に入り指令値に係るパルスと減算され、このよう
な状態が継続する。すなわち、時と場合によりサーボモ
ータ１６がその付勢を続行されたり停止したりというよ
うに不安定な軌跡を描くに至る。これも、ロボットの暴
走と判断して差し支えない。

そこで、本発明者等は、鋭意考究並びに工夫を重ねた結
果、フィードバンク線が完全に導通状態にある時、ロー
タリエンコーダからのＡ相パルスの出力とＢ相パルスの
出力とが正常なパルス列として導出される一方、フィー
ドバンク線が不導通状態になる時、先ずＡ相パルスかＢ
相パルスのいずれかが前記フィードバック線から導出さ
れなくなることに着目し、前記のサーボ制御回路に論理
回路を組み込みロータリエンコーダからのＡ相とＢ相の
パルス列がタイミング的に重複して立ち上がっている時
、正常状態であるために自動機械の動作を継続させる一
方、Ａ相とＢ相のパルス列がずれタイミング的に重複し
て立ち上がらなくなった時、不導通状態に至ったとして
前記論理回路から断線信号を出せば、良好にフィードバ
ンク線の導通・不導通状態が確認できる断線検出装置が
得られ、前記の問題点が一挙に解決できることが判った
。

従って、本発明の目的は、自動機械の動作制御を行う導
線の導通・不導通状態を確実に且つ迅速に検出すること
により、自動機械の暴走を未然に阻止することが可能な
制御用導線の断線検出装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明では、複数のパル
ス列を供給するパルス発生器と、前記夫々のパルス列を
被検出用導線を介して導入する論理回路と、この論理回
路からの出力信号を導入するラッチ回路と、前記ランチ
回路に接続するクロックパルス発生回路とを備え、前記
パルス列の夫々のパルスの周期変化により前記ランチ回
路を付勢して前記導線の導通・不導通を検出することを
特徴とする。

次に、本発明にかかる断線検出装置について好適な実施
例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。なお、第４図において、第３図にしめされる参照符
号と同一の参照符号は、同一の構成要素を示すものとす
る。

すなわち、本発明の断線検出装置３０は、第３図に開示
されたロボット制御回路に組み込まれるものであって、
図中、参照符号３２は、ナンド回路を示ず。ナンド回路
３２の一方の入力側には、ロータリエンコーダ１８のＡ
相パルスを導入する導線３４が接続され、この回路３２
の他方の入力側には、前記エンコーダ１８の出力である
Ｂ相パルスを導入する導線３６が接続される。ナンド回
路３２の出力は、う・ソチ回路の初段のフリップフロッ
プ３８のＤ端子に導入される一方、分岐されて前記フリ
ップフロップ３８のＲ端子並びに次段のソリツブフロッ
プ４０のＲ端子に導入される。ソリツブフロップ３８の
Ｑ端子は、次段のフリップフロップ４０のＤ端子と接続
され且つこのフリップフロップ４０のＱ端子は、図示し
ないアラーム回路および断線検出表示回路に接続してお
く。

一方、エラーカウンタ１０からは、二本の出力用導線４
２．４４を導出し、導線４２からは、Ｍ　Ｓ　Ｂ　（Ｍ
ｏｓｔ　５１ｇｎ１ｆｉｃａｎｔ　ｂｉｔ）をオア回路
４６の一方の端子に導入し、また、導線４４からは、通
常のｎビットのパルスを導出してこれをオア回路４６の
他方の端子に導入するよう構成する。

本発明装置は、基本的には以上のように構成されるもの
であって、次にその作用について説明する。

フィードバンク線２０が断線することなく正常な導通状
態である時、ロークリエンコーダ１８から位相弁別器２
２に、第５図（ａｌまたは（ｂｌに示すようなパルス列
の波形が供給される。第５図ｆａ）は、この場合、サー
ボモータ１６が正回転している状態を示し、従って、ロ
ータリエンコーダ１８から出力されるパルス列のうち人
相が進相となる。また、第５図（ｂｌは、サーボモータ
１６が逆回転している状態を示し、ロータリエンコーダ
１８から出力されるパルスでは、Ｂ相が進相である。然
しなから、サーボモータエ６が負荷の変動等に起因して
その回転数を変えると、第５図（ａｌのパルスの周期は
、第５図（Ｃ）のように変動することは勿論である。

そこで、本発明装置で、フィードバック線２０が断線す
ることなく導通状態にある時、ロータリエンコーダ１８
により生じたパルスは、一方において導線３４．３６を
介してナンド回路３２に導入される。ここで、第５図（
ａｌあるいは、第５図（Ｃ１に開示されるようにＡ相パ
ルスとＢ相パルスとが共に周期的に重複して立ち上がっ
ている状態にない時、すなわち、斜線で施された以外の
時間帯では、ナンド回路３２のａ点における出力は“］
”となる。従って、板金、サーボモータ１６の回転数の
変化により周期が乱れたとしてもエラーカウンタ１０の
ＭＳＢ（ｍｏｓｔ　ｓｊｇｎｉｇｉｃａｎｔ　ｂｉｔ）
あるいは、通常のｎビットに係る出力信号がエクスクル
−シブオア回路４６に供給されると、その信号によりエ
クスクル−シブオア回路４６は、初段のフリッププロッ
プ３８にクロックパルスを供給する。第６図（ａｌは、
このクロックパルスのｂ点における波形図を示す。この
クロックパルスの立ち上がリタイミングにより前記出力
“１″は、う・２チ回路のフリップフロップ３８に入り
、Ｑ端子の出力は反転することになる。従って、ラッチ
回路の初段のフリップフロン１３８のＱ端子からランチ
回路の次段のフリップフロップ４０のＤ端子に所定のパ
ルスが供給される。第６図（ｂｌは、このＱ端子とＤ端
子との間にある０点を通過するパルスの波形図である。

所定時間が経過してＢ相パルスが立ち上がると、その信
号は、導線３６を介してナンド回路３２に導入される。

従って、第５図ｔａ＞あるいは（Ｃ）に示すようにＡ相
パルスとＢ相パルスは、丁度重複して高電位にあること
になり、このため、ナンド回路３２の出力は“０”とな
る。その出力信号は、ランチ回路の初段のフリップフロ
ップ３８のＲ端子、次段のフリップフロップ４０のＲ端
子に入り、夫々の回路をリセットすることになる。

ところが、フィードバック線２０が断線状態になると、
例えば、第６図ｆｃ）に示すようにＢ相パルスの立ち上
がりタイミングが大幅にずれる。

すなわち、前記のように所定時間内にＡ相パルスとＢ相
パルスとがタイミーング的に重複して立ち上がる状態は
現出しない。このため、ナンド回路３２の出力は“１″
となり、従って、フリップフロップ３８．４０はリセッ
トされなくなる。この時の０点の波形図を第６図＋ｄ）
に示す。

そこで、次のオア回路４６のクロックパルスでランチ回
路のフリップフロン１３８のＱ端子を介してフリップフ
ロップ４０のＤ端子に至っている“１”信号は、ランチ
回路の次段のフリップフロップ４０にセントされ、図示
しないアラーム回路あるいは断線検出信号を付勢するこ
とになる。第６図ｅは、ｄ点における断線検出信号を示
す。この断線検出装置の出力をロボットの駆動制御回路
に導入してその減勢をはかればロボットのフィードバン
ク線の断線による暴走は効果的に阻止されることになる
。

本発明によれば、以上のようにロークリエンコーダの出
力用導線により供給されるパルス列の有無とエラーカウ
ンタからの出力信号とによりランチ回路を介してフィー
ドバック線の断線状態を確実に検出することが可能とな
った。しかも、極めて簡単な回路構成であるために既存
のロボット制御装置にも組み込むことができる等ロボッ
トの新旧を問わず、その暴走状態を未然に阻止擦ること
ができるという顕著な効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、導線とその被覆が完全に切断され導通状態が
得られない状態の説明図、第２図は、導線だけが切断さ
れその被覆は切断されていない状態の説明図であって、
（ａ）は、切断された導線が一部接触状態にある説明図
、第２図は、導線が屈曲して相互に離間して不導通にな
っている状態の説明図、第３図は、従来技術に係るロボ
ット制御回路のブロック図、第４図は、第３図のロボッ
ト制御回路に本発明装置を組み込んだブロック図、第５
図は、ロボット制御回路におけるサーボモータ正回転時
と逆回転時にロークリエンコーダより発生するＡ相パル
スとＢ相パルスのタイミングを説明するタイムチャート
図であり、第６図は、第４図におけるａ点、ｂ点、０点
およびｄ点に出力されるパルスの波形図である。 １０・・エラーカウンタ　１２・・Ｄ　／Ａ変換器１４
・・モータドライバ　１６・・サーボモータ１８・・ロ
ータリエンコーダ ２０・・フィードバンク線 ２２・・位相弁別器　３０・・断線検出装置３２・・ナ
ンド回路　３４．３６・・導線３８．４０・・フリップ
フロップ ４２．４４・・出力用導線 ４６・・エクスクル−シブオア回路 特許出願人　本田技研工業株式会社 （Ｏ）Ｊ′１ （ｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のパルス列を供給するパルス発生器と、前記
   夫々のパルス列を被検出用導線を介して導入する論理回
   路と、この論理回路からの出力信号を導入するランチ回
   路と、前記ランチ回路に接続するクロックパルス発生回
   路とを備え、前記パルス列の夫々のパルスの周期変化に
   より前記ランチ回路を付勢して前記導線の導通、不導通
   を検出することを特徴とする断線検出装置。